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  • 1. SECCIÓN 1 - COMO PLANEAR UN PROGRAMA DE SONDAJE CONTENIDO1 COMO PLANEAR UN PROGRAMA DE SONDAJE 1-1 1.1 General 1-1 1.2 Equipos para Sondaje 1-1 1.3 Sistemas Convencionales de Sondaje 1-2 1.4 Sistemas Especiales de Sondaje 1-3 1.5 Sondaje de Paredes Laterales Wireline 1-4 1.6 Sondaje Orientado 1-5 1.7 Brocas para Sondaje 1-5 1.8 Descarga de Fluido Característica de las Brocas para Sondaje 1-6 1.9 Colectores de Muestras 1-6Tablas 1-1 Sistemas Convencionales de Sondaje 1-2 1-2 Sistemas Especiales de Sondaje 1-3 1-3 Métodos de Orientación de Sondaje 1-5 1-4 Guía General de Brocas para Sondaje 1-6 1-5 Colectores de Muestras 1-6
  • 2. Prácticas Recomendadas para el Análisis de Núcleos1 Como Planear un Programa de Sondaje 1. Estudios del recobro mejorado de crudos 2. Estimación de reservas:1.1 GENERAL (a) Porosidad (b) Saturación de fluidos1.1.1 Alcance a. Perforación y terminación: 1. Estudios de la compatibilidad deEsta sección trata de las complejidades de la fluido/formaciónplaneación de un programa de sondaje, las decisiones 2. Datos del tamaño de grano para el diseño dea tomar, y los factores que influyen en las elecciones. relleno de grava 3. Datos de la mecánica de la roca1.1.2 Principio 1.1.4 Fluidos para el SondajeUn programa de sondaje es similar a muchosproyectos de ingeniería. Se empieza con la premisa 1.1.4.1 La selección de un fluido para sondaje debeque una inversión cosechará una recompensa. Se basarse en cuatro puntos:avanza por una fase de exploración de fuentesalternas de información - pruebas de pozos, registros a. Seguridad.de sucesos, núcleos anteriores, y muestras o núcleos b. El objetivo principal del programa de sondaje.de paredes laterales. c. Intereses ambientales.La planeación empieza con un listado de los objetivos d. Costo.del programa de sondaje. El mejor equipo para haceresto es aquel que tenga personal de petrofísica, 1.1.4.2 La seguridad tiene prioridad sobre todos losyacimientos, geología, perforación y producción. demás factores. El fluido de perforación debeCuando se discuten los objetivos, cada gasto debe diseñarse para soportar las presiones esperadas de laresultar finalmente en la producción de más crudo o formación como también limpiar, lubricar, y estabilizargas a menor costo unitario. Se indicarán las la perforación. Los objetivos del programa de sondajerestricciones en presupuesto, lugar, y tiempo en el deben influir en la selección del fluido deprograma. El tamaño de la perforación, el ángulo de sondaje/perforación. Todos los fluidos para sondajeperforación, temperatura, presión, y tipo de roca deben ser diseñados para tener una pérdida de filtroinfluirán en la selección de las herramientas de API de baja estática y muy baja pérdida de arranquesondaje. La planeación se vuelve un proceso dinámico para minimizar la purga de núcleos.interactivo donde se construye un consenso y seformula un programa detallado. 1.1.4.3 Los intereses ambientales también debenLa planeación y la comunicación son las claves para considerarse e incluirse en el presupuesto. Estouna operación exitosa de sondaje. puede significar el uso de un sistema más costoso de fluido para perforación para cumplir con los objetivos1.1.3 Objetivo ambientales, o proporcionar equipos adicionales para el manejo de fluido para perforación para asegurar suEl objetivo de cada operación de sondaje es recolectar contención.información que resulte en una producción maseficiente de crudo o gas. Algunas tareas específicas 1.1.4.4 El costo es importante - aún así, es una buenapueden incluir los: práctica revisar el costo de todo el programa de análisis de núcleos y los beneficios esperadosa. Objetivos geológicos: mientras se cotizan los sistemas de fluidos para 1. información litológica: perforación. Los ahorros en fluidos para perforación (a) Tipo de roca pueden incrementar el costo de los análisis de (b) Ambiente deposicional núcleos, y pueden poner la precisión de los estudios (c) Tipo de poros de núcleos en riesgo. (d) Mineralogía/geoquímica 1. Mapas geológicas 1.1.4.5 La pregunta acerca de cuál fluido de 2. Orientación de fracturas perforación sea mejor para el sondaje no puedea. Ingeniería petrofísica y de yacimientos: contestarse directamente. Se han utilizado fluidos de 1. Información de permeabilidad: perforación con base en agua, en aceite, espuma, y (a) Correlación de permeabilidad/porosidad aire/vapor para cortar núcleos exitosamente. La mejor (b) Permeabilidad relativa recomendación es seguir los criterios indicados arriba. 1. Datos de presión capilar Una evaluación de las necesidades del programa de 2. Datos para refinar los cálculos en los registros perforación y análisis de núcleos resultará en una de sucesos selección apropiada. (a) Propiedades eléctricas (b) Densidad de granos 1.2 EQUIPOS PARA SONDAJE (c) Registro de gamma de núcleos (d) Mineralogía y la capacidad de intercambio de 1.2.1 Alcance catión
  • 3. Esta sección presenta un resumen de herramientas formaciones más duras que las normales, y cortarpara sondaje, incluyendo las pautas para seleccionar núcleos de longitud extendido. Los hilos reforzadosherramientas de sondaje para aplicaciones permiten que se aplique mas par de torsión en laespecíficas. Se debe obtener los detalles de sistemas broca, y mejora el margen de seguridad contra fallasparticulares de sondaje, y recomendaciones de en las herramientas. Diseñados para cortar núcleossondaje para propósitos específicos de las empresas hasta 5.25 pulgadas (133.4 milímetros) en diámetro,de servicio apropiadas. estas herramientas son especialmente atractivas en situaciones donde el tiempo de montaje es el gasto1.2.2 Principio más grande de sondaje. Se utilizan los sistemas de sondaje reforzados para mejor ventaja cuando seLos equipos de sondaje están diseñados para sondean longitudes mas largas de formacionesrecuperar muestras de roca desde la profundidad de la homogéneas o cuando se anticipan cargas de par detierra para estudios geológicos y de ingeniería. Las torsión más altas que las normales.herramientas hacen un excelente trabajo de recuperarmaterial para núcleos, y se han desarrollado equipos El sacanúcleos marino fue el precursor a losespecializados para colectar fluidos en yacimientos y sacanúcleos de trabajo pesado de la generación dehasta encerrar la presión de fondo. hoy en día. Desarrollado para ser mas fuerte que los sistemas de sondaje existentes, la herramienta fue1.2.3 Aparato desarrollada para uso en aplicaciones mar adentro. El sacanúcleos marino incrementa el margen deCon varias excepciones notables, los sistemas de seguridad contra fallas en las herramientas, pero estásondaje consisten de un sacanúcleo interior limitado a cortar núcleos de 3 pulgadas (76.2suspendido de un montaje giratorio dentro de un milímetros) de diámetro.sacanúcleo exterior conectado a la cadena del taladro.Se conecta una barrena cortanúcleos al fondo del 1.3.3 Forros de los Sacanúcleoscilindro exterior y se adapta un colector de muestrasen el fondo del cilindro interior. Se bombea el fluido El uso de un forro en un cilindro interior de acero tienepara perforación por la cadena del taladro, a través del dos funciones principales: mejorar la calidad delmontaje giratorio, por la corona circular entre los núcleo soportando el material de núcleo físicamentecilindro interior y exterior, y sale por la broca del durante su manejo y servir como un sistema detaladro. preservación de núcleos. Se han usado plásticos PVC y ABS, fibra de vidrio, y aluminio como forros de1.3 SISTEMAS CONVENCIONALES DE cilindro interiores. Los forros se deslizan en un SONDAJE cilindro interior convencional y son agarrados por el montaje del colector de muestras y fricción. Los forros1.3.1 Sacanúcleos Convencional típicamente son de 30 pies (9.14 metros). Se pueden cortar para aplicaciones especiales, pero su longitudExisten herramientas convencionales de sondaje para máxima es rara vez mas de 30 pies (9.14 metros)cortar núcleos con diámetros exteriores de 1.75 a 5.25 debido a las limitaciones de fabricación y el manejo depulgadas (44.5 a 133.4 milímetros). La longitud del materiales.núcleo puede variar de 1.5 pies (.46 metros) para Los forros son indicados a menudo cuando se haceaplicaciones de pozos horizontales de radio corto sondaje en formaciones no consolidadas ohasta mas de 400 pies (121.9 metros) para fracturadas. También son apropiados cuando se cortaformaciones consolidadas gruesas y uniformes. El roca dura en lugares remotos y mar adentro cuandotamaño de la perforación, el ángulo de perforación, se requiere una preservación de núcleos inmediata.fuerza de la roca, y litología controlarán el diámetro y Los forros plásticos son adecuados para temperaturasla longitud del núcleo que puede ser cortado en un hasta 180ºF (82.2ºC). Los forros de fibra de vidriosolo recorrido. La selección final de un sistema pueden utilizarse hasta 250ºF (121ºC), 350ºFparticular dependerá de la formación, ubicación, y los (176.7ºC) si se utiliza una resina especial paraobjetivos del programa de sondaje. La Tabla 1-1 temperaturas altas. Se recomienda el aluminio por loresume las opciones convencionales de sondaje general cuando se esperan temperaturas mayores adisponibles. 250ºF (121ºC). La desventaja de los forros de sacanúcleos es que ellos reducen el diámetro efectivo1.3.2 Sacanúcleos Convencionales Reforzados del cilindro interior por aproximadamente 0.5 pulgadas (12.7 milímetros).Se han desarrollado herramientas de sondajeespeciales para trabajo pesado para trabajar en Tabla 1-1 - Sistemas Convencionales de Sondaje Cilindro Interior Longitud del Núcleo Características EspecialesAcero dulce 30 a 120 pies (9.14 a 36.58 m) Sistema preparado para la preservación de núcleos. Aplicaciones de temperaturas altasAcero dulce 1.5 pies (.46 m) Diseñado para el sondaje de radio corto.
  • 4. Acero forjable 120 a >400 pies (36.38 a Sacanúcleos mas fuerte, incluye una estabilización adicional de >121.9 m) cilindro interior y exterior.Fibra de vidrio 30 a 90 pies (9.14 a 27.43 m) Sistema preparado para la preservación de núcleos. Utilizado para formaciones consolidadas y no consolidadas. Temperaturas máximas de operación: resina normal 250ºF (121ºC), resina para altas temperaturas 350ºF (176.7ºC).Aluminio 30 a 90 pies (9.14 a 27.43 m) Sistema preparado para la preservación de núcleos. Aplicaciones de altas temperaturas, máximo 350ºF (176.7ºC)Acero con forro 30 pies (9.14 m) Sistema preparado para la preservación de núcleos.plástico Temperatura máxima de 180ºF (82.2ºC). Reduce el diámetro de núcleo por 1/2 pulgada (12.7 mm).Acero con forro de 30 pies (9.14 m) Sistema preparado para la preservación de núcleos.fibra de vidrio Temperatura máxima de 250ºF (121ºC). Reduce el diámetro de núcleo por 1/2 pulgada (12.7 mm).Acero con forro de 30 pies (9.14 m) Sistema preparado para la preservación de núcleos.aluminio Temperatura máxima de 350ºF (176.7ºC). Reduce el diámetro de núcleo por 1/2 pulgada (12.7 mm).1.3.4 Cilindros Interiores Desechables perforación entre el cilindro interior y el exterior para el sondaje.Los cilindros interiores desechables sirven para los En algunas instancias durante el sondaje, puede sermismos propósitos generales que los forros. Estos necesario mantener un control estricto sobre el ángulomejoran la calidad del núcleo soportando el material del pozo. Un sondaje sin el motor dentro del pozode núcleo físicamente durante el manejo y sirven puede mejorar el control del ángulo del pozo.como sistema de preservación de núcleos. Además,el diámetro exterior del núcleo no es reducido, como 1.4 SISTEMAS ESPECIALES DE SONDAJEsería el caso con un forro de cilindro interior. Existencilindros interiores desechables de aluminio, fibra de 1.4.1 Generalvidrio, y acero dulce, y son fabricados de variostamaños para adaptarse a la mayoría de los sistemas Han evolucionado sistemas especiales de sondajeconvencionales de sondaje. Además, el cilindro para llenar las necesidades especificas de sondaje.interior de fibra de vidrio tiene un bajo coeficiente de Los sacanúcleos de presión retenida y de esponjafricción que permite que el núcleo se deslice mas surgieron de una necesidad para mejores datos defácilmente en el sacanúcleos, así reduciendo el riesgo saturación de crudo. Los sistemas de sondaje dede atascamiento. manga de caucho y de cierre completo fueron desarrollados específicamente para mejorar la calidad1.3.5 Sondaje de Pozos Horizontales o de de los núcleos cortados de formaciones no Ángulo Elevado consolidadas. Otros sistemas especiales de sondaje tienen capacidades únicas, las cuales los hacen útilesLos pozos de radio medio [radios de 290 a 700 pies para los ingenieros y los geólogos que los emplean.(88.4 a 213.4 metros)] y aquellos con longitud La Tabla 1-2 resume algunas de las opcionesextendida pueden sondearse con sacanúcleos especiales de sondaje disponibles.convencionales alimentados desde el tablero giratorioo por un motor dentro del pozo. La mayoría de los 1.4.2 Sondaje de Presión Retenidanúcleos serán cortados sin el uso de un motor dentrodel pozo, pero habrá casos donde se justifique el uso Los sacanúcleos de presión retenida son diseñadosde un motor de lodo. El uso de un motor dentro del para recoger núcleos mantenidos en condiciones depozo permitirá que se realice el sondaje sin girar la presión de yacimiento. Aceptado como el mejorcadena del taladro. Se colocaría típicamente un método para obtener datos de saturación de crudosacanúcleos convencional largo de 30 pies (9.14 basados en los núcleos, los núcleos de presiónmetros) adelante del motor de lodo dentro del pozo. retenida también capturan gases de yacimientos. LaLos motores de lodo producen un alto par de torsión a herramienta es especialmente útil para estudiar launa baja velocidad giratoria para una fuerza óptima de viabilidad de proyectos de recobro mejorado y parasondaje. La longitud del sacanúcleos y el diámetro del calcular el contenido de metano en carbón.núcleo pueden variarse para acomodar las Existen sacanúcleos de presión retenida en dosrestricciones de perforación. El cilindro interior es tamaños: 6 pulgadas (152.4 milímetros) y 8 pulgadasestabilizado adaptándolo con un cojinete de rodillos (203.2 milímetros) de diámetro exterior que cortanespecial o casquillos para centralizar el cilindro núcleos de 2.50 y 3.75 pulgadas (63.5 y 95.3interior. Se puede colocar un "drop ball sub" especial milímetros) de diámetro exterior, respectivamente. Elentre el motor y el sacanúcleos para permitir que el cilindro de diámetro exterior corta hasta 20 pies (6.1fluido de perforación fluya a través del cilindro interior, metros) de núcleo de 2.5 pulgadas (63.5 milímetros)limpiando los escombros antes del sondaje. La de diámetro mientras mantiene una presión máximaactivación del sub desvía el flujo de fluido de de 10.000 psi (69 Mpa). El cilindro de diámetro exterior de 8 pulgadas (203.2 milímetros) corta 10 pies
  • 5. (3.05 metros) de núcleo de 3.75 pulgadas (95.3 Los sacanúcleos de presión son herramientasmilímetros) de diámetro mientras retiene un máximo sofisticadas que requieren unas instalaciones en elde 5.000 psi (34.5 Mpa) de presión interna. La sitio para hacer mantenimiento al cilindro y manejarmáxima temperatura de operación recomendada es de los núcleos presurizados. Los procedimientos para el180ºF (82ºC). manejo de núcleos se encuentran en 2.2.5. Tabla 1-2 Sistemas Especiales de Sondaje Sistema de Sondaje Dimensiones Máximas del Núcleo Aplicaciones EspecialesPresión retenida 3.75 pulg. X 10 pies (5000 psi) [95.3 mm Análisis de presión retenida, x 3.05 m (34.5 Mpa)] saturaciones de fluido, volumen y 3.76 2.5 pulg. X 20 pies (10000 psi) composición de gases. [63.5 mm x 6.1 m (69 Mpa)]Forrado con esponja 3.5 pulg. X 30 pies (88.9 mm x 9.1 m) Saturaciones de fluidoDe cierre completo 4.0 pulg. X 60 pies (101.6 mm x 18.3 m) Recobro de formaciones no consolidadasManga de caucho 3.0 pulg x 20 pies (76.2 mm x 6.1 m) Recobro de formaciones no consolidadas, fracturadas o conglomereradasWireline recobrable 2.75 pulg. X 30 pies (69.9 mm x 9.1 m) El sondaje es posible sin un tubo disparadorWireline pared lateral de percusión 1 pulg x 1.75 pulg (25.4 mm x 44.5 mm) Muestras obtenidas después de perforación y registroWireline pared lateral perforada .94 pulg x 1.75 pulg (23.9 mm x 44.5 mm) Muestras obtenidas después de perforación y registroSacanúcleos de pared lateral 2.5 pulg x 10 pies (63.5 mm x 3.05 m) Núcleo obtenido después de perforación y registro1.4.3 Sistema de Sondaje Forrado con Esponja del sondaje sella el fondo del cilindro interior. Los sistemas de sondaje de cierre completo estánEl sistema de sondaje forrado con esponja fue limitados actualmente a cortar núcleos de 3.5desarrollado para mejorar la precisión de los datos de pulgadas (88.9 milímetros) o 4 pulgadas (101.6saturación de crudo basados en núcleos. Un sistema milímetros de diámetro. La longitud recomendada dede sondaje de esponja no atrapa los gases de un núcleos es de 30 pies (9.14 metros). El diámetroyacimiento. En lugar de esto, el sistema atrapa el interior liso y la ausencia de un colector de muestrascrudo expulsado cuando se saca el núcleo a la expuesto pueden resultar en núcleos perdidos si sesuperficie. La información de saturación es muy útil levanta la herramienta del fondo antes de activar alcuando se evalúan los proyectos mejorados de colector de muestras de cierre completo.recobro de crudo.Un sistema de sondaje de esponja tiene la ventaja de 1.4.5 Sacanúcleos de Manga de Cauchoser menos costoso para operar que un sistema desondaje de presión retenida, mientras ofrece una El sistema de sondaje de manga de caucho fue eloportunidad para mejorar la precisión de los datos de primer sistema desarrollado para mejorar lassaturación de crudo basados en los núcleos. La posibilidades de recobrar arenas no consolidadas,esponja es estable a una temperatura de 350ºF conglomerados, y formaciones duras fracturadas. El(176.7ºC). El sistema de sondaje de esponja es sacanúcleos de manga de caucho es único porque lalimitado a cortar un máximo de 30 pies (9.14 metros) parte superior del cilindro interior no se mueve conde núcleo de 3.5 pulgadas (88.9 milímetros) de respecto al núcleo durante el sondaje. El cilindrodiámetro por recorrido. exterior es perforado alrededor de una columna de roca que es encerrada progresivamente en una1.4.4 Sistemas de Sondaje de Cierre Completo manga de caucho. La manga de caucho es más pequeña que el diámetro del núcleo. Esta se estiraLos sistemas de sondaje de cierre completo fueron ajustadamente alrededor del núcleo, envolviéndolodesarrollados para mejorar el recobro de formaciones firmemente y protegiendo de la fricción del fluido parano consolidadas. Estos sistemas utilizan forros para perforación. El núcleo es soportado por la manga desacanúcleos o cilindros interiores desechables, y un caucho, así ayudando en el recobro de lassistema especial de colección de muestras para formaciones blandas que no soportarían su propiorecobrar las rocas dificultosas. peso.La tecnología de sondaje de cierre completo permite Solo existe un tamaño de sacanúcleos de manga deal cilindro interior deslizarse suavemente por encima caucho, que corta 20 pies (6.1 metros) de núcleo de 3del núcleo blando con un mínimo de perturbación, y pulgadas (76.2 milímetros) de diámetro por recorrido.luego sellar el núcleo dentro del sacanúcleos. Esto se La manga de caucho está limitada a temperaturas dehace utilizando un montaje de colección de muestras no más de 200ºF (93ºC). No se recomienda lade cierre completo que permite una entrada del núcleo herramienta para uso en perforaciones de mas de 45al cilindro interior sin obstrucciones, y luego después grados de inclinación. Además, el sondaje debe
  • 6. pararse aproximadamente cada dos pies para permitir un tipo de sacanúcleos en el sitio hasta que se puedael reinicio de la herramienta. Esto puede resultar en el mostrar un recobro de núcleos aceptable.atascamiento del núcleo en formaciones fracturadas. Las ventajas del sondaje de percusión de paredesEl sistema funciona mejor en estructuras fijas de laterales son velocidad, bajo costo, y la capacidad deperforación, pero puede operarse en equipos flotantes sacar muestras en zonas de interés después de corrersi el movimiento de los equipos es mínimo. registros en perforaciones abiertas. La desventaja es que la bala usualmente altera la formación,1.4.6 Sacanúcleos Recobrable Wireline fracturando la roca mas dura o comprimiendo los sedimentos mas blandos. Esto reduce el valorLas herramientas de sondaje recobrable son cuantitativo de los datos de análisis de los núcleos deoperacionalmente similares a los sistemas paredes laterales. El recobro por percusión deconvencionales de sondaje excepto que están núcleos de paredes laterales tiende a ser bajo en rocadiseñados para sacar el cilindro interior a la superficie muy dura o fracturada, y en arenas muy permeablespor wireline. Esto acelera la operación de sondaje sin consolidar.eliminando la necesidad de interrumpir toda la cadenadel taladro para cada núcleo. Se bombea una nueva 1.5.3 Sondaje de Paredes Laterales porsección de cilindro interior por la cadena del taladro y Perforaciónesta es asegurada en su lugar para el sondajeadicional, o un tapón de taladro es bombeado para La herramienta giratoria o de perforado para paredesfacilitar la perforación mas adelante. laterales fue diseñada para recobrar muestras deLas herramientas de sondaje recobrable son por lo núcleos en paredes laterales wireline sin el impactogeneral mas pequeñas y mas livianas que los destructivo del sistema de percusión. Apropiada parasistemas convencionales de sondaje. Esto es una roca dura-a-friable, la herramienta giratoria para elventaja cuando tienen que ser transportadas a lugares sondaje de paredes laterales utiliza un taladro conremotos o por helicóptero. Desafortunadamente, los punta de diamante para cortar muestras individuales.diámetros de núcleos son limitados porque todo el El efecto de palanca aplicado en el taladro saca lamontaje del cilindro interior debe pasar por la cadena muestra de la pared lateral. El taladro y la muestradel taladro. También, se debe tener cuidado para son retraídos al cuerpo de la herramienta donde seevitar "fregar" crudo o gas en el pozo mientras se deposita la muestra. La herramienta es trasladada arecobra el cilindro interior. un nuevo lugar después de depositar cada muestra. Se puede tomar un máximo de 30 muestras, 15/161.5 SONDAJE DE PAREDES LATERALES pulgadas (23.9 milímetros) de diámetro por 1 3/4 WIRELINE pulgadas (44.5 milímetros) de longitud en cada recorrido.1.5.1 General Una ventaja del sistema giratorio de sondaje de paredes laterales es que este produce muestras deSe desarrollaron los sistemas de sondaje de paredes roca dura adecuadas para el análisis cuantitativo delaterales wireline para obtener muestras de núcleos de núcleos. Una de las desventajas es que es masun pozo después de que este haya sido perforado y costoso que el sondaje de percusión en paredesregistrado, y antes de pasar el entubado. Estas laterales en cuanto a costos por el tiempo deherramientas pueden ubicarse en zonas de interés instalación, y el recobro de muestras tiende a ser bajoutilizando datos de los registros gamma o de potencial en formaciones no consolidadas.espontáneo como guías. Las muestras ofrecenpequeñas partes de material de formaciones, 1.5.4 Sistemas de Sondaje de Paredesadecuados para estudios geológicos y de ingeniería. Laterales1.5.2 Sondaje de Percusión de Paredes Algunos nuevos sistemas de sondaje de paredes Laterales laterales están entrando en el mercado, y merecen discusión por dos razones. Primero, están diseñadosLa mayoría de los núcleos de paredes laterales para adquirir una muestra de núcleos mas grande ywireline se obtienen con sistemas de sondaje de mas continua de un pozo perforado y registrado que lopercusión de paredes laterales. Estas herramientas posible con las herramientas existentes para eldisparan balas cilíndricas huecas y recobrables en la sondaje de paredes laterales. Segundo, la apariciónpared de una perforación sin entubado. La de nuevas herramientas confirma que aun queda lugarherramienta (pistola) es bajada a la profundidad para mejoras en el área de adquisición de muestrasdeseada en un wireline, y luego es disparada por de núcleos de alta calidad y bajo costo.impulsos eléctricos controlados desde la superficie. El primer sistema es similar al sacanúcleosLas balas permanecen conectadas a la pistola por convencional. El sistema de sondaje de paredesmedio de alambres, y el movimiento de la pistola saca laterales está diseñado para cortar hasta 10 pies (3.05las balas, que contienen las muestras, de la pared de metros) de núcleos de 2 1/2 pulgadas (63.5la perforación. Hasta 66 muestras de 1 pulgada (25.4 milímetros) de diámetro. La herramienta se conecta amilímetros) en diámetro por 1 3/4 pulgadas 44.5 una cadena de taladro convencional y se baja a lamilímetros) de longitud, pueden tomarse durante un zona de interés. Allí, un brazo integral empuja elrecorrido en el pozo. Hay diferentes diseños de sacanúcleos contra un costado del pozo. De ahí en"sacanúcleos" de balas para formaciones blandas, y adelante, la herramienta funciona como unmedianas a duras. Es una buena idea tener mas de sacanúcleos convencional. El segundo sistema utiliza
  • 7. un mango de látigo removible para guiar un pautas generales sugieren el uso de cortadores massacanúcleos convencional en la formación. Ambos pequeños, mas resistentes a impactos entre massistemas llenan la necesidad de adquirir muestras de duras sean las formaciones.núcleos de calidad después del registro de pozos. Las brocas de taladro de descarga frontal con baja invasión diseñadas para formaciones de resistencia1.6 SONDAJE ORIENTADO no consolidada-a-mediana pueden ser utilizadas en rocas mas duras o mas abrasivas, pero la vida útil de1.6.1 Generalidades la broca puede ser reducida drásticamente. La información presentada en la Tabla 1-4 ofrece unLos núcleos orientados son utilizados para orientar resumen de los tipos de brocas para sondajefracturas, campos de esfuerzo, y tendencias de disponibles. Se debe obtener los detalles específicospermeabilidad. Las operaciones de exploración, sobre las brocas de sondaje y las recomendacionesproducción, y perforación utilizan la información para para aplicaciones particulares de las empresas dela búsqueda de yacimientos fracturados, el diseño de servicios.inundaciones de agua, y la planeación de pozoshorizontales. 1.7.2 Brocas de Diamantes NaturalesLos núcleos orientados se cortan típicamenteutilizando un sacanúcleos convencional adaptado con Se utilizan brocas de taladro de diamante naturalun anillo especial de trazado, y un aparato para cuando la formación es demasiado dura (altaregistrar la orientación de la cuchilla de trazado resistencia compresiva) y/o abrasiva para otro tipo deprincipal en relación con el norte magnético. Los elementos cortadores. Se pueden montar diamantesmétodos de laboratorio utilizados para orientar naturales grandes en una matriz de carburo denúcleos son correlación del núcleo con los registros de tungsteno, o se pueden dispersar recortes finos deimagen de pozos y el método paleomagnético. La diamantes en una matriz para formar lo que se llamaTabla 1-3 indica los métodos usualmente utilizados una broca impregnada de diamantes. Las brocaspara orientar núcleos. impregnadas de diamantes naturales son para aplicaciones en formaciones ultra-duras. Tabla 1-3 - Métodos de Orientación de Núcleos 1.7.3 Cortadores Compactos de DiamantesMétodo Lugar Comentarios Policristalinos (CDP)Levantamiento Pozo Debe parar lapor disparos perforación para Los cortadores (CDP) compactos de diamantesmúltiples tomar la lectura policristalinos son materiales de diamantes artificialesLevantamiento Pozo Registra orientación que consisten de una capa de arenilla de diamanteselectrónico vs. tiempo del tamaño de un micrón sinterizada y adherida aMétodo Laboratorio Orienta un intervalo espigas de carburo de tungsteno. El grosor de la capapaleomagnético continuo de diamantes policristalinos es solo de 0.020 a 0.060Correlaciones Laboratorio Requiere capacidad pulgadas (.51 a 1.52 milímetros). Las brocas CDP sede registro recíproca en el utililzan para sondear formaciones que varían de muy núcleo y el pozo. blandas a medio duras. Las brocas son diseñadas para cortar por cizallamiento resultando en una alta velocidad de penetración. Debido a la geometría del cortador CDP, estos son susceptibles a daños por1.7 BROCAS PARA SONDAJE impacto, y por lo tanto no son recomendados para formaciones muy duras, altamente fracturadas, o de1.7.1 Generalidades cuarzos.Las brocas para sondaje son una parte básica del 1.7.4. Diamantes Térmicamente Estables (PTE)sistema de sondaje. Desafortunadamente para losexpertos y los principiantes igual, las brocas de El producto (de diamantes) térmicamente estables,sondaje vienen en una confusa variedad de estilos. PTE, es similar a los CDP en que también es unAfortunadamente, existen pautas generales de material de diamantes artificiales. La diferenciabrocas/formaciones de los fabricantes para ayudar en principal en el material PTE es que tiene un margenla selección de la broca apropiada. Con un poco de mas alto de estabilidad térmica debido al filtrado delinformación básica, es posible tomar decisiones catalizador metálico utilizado en el proceso deinformadas sobre los tipos de cortadores, perfiles de sinterización de fabricación. Estos cortadores sonbrocas, y consideraciones hidráulicas para el margen apropiados para formaciones considerados por lode condiciones de sondaje anticipadas. La selección general demasiado duras y/o abrasivas para losfinal de brocas debe ser guiada por los objetivos del cortadores CDP. Estos no son recomendados paraprograma de sondaje, junto con una confirmación que formaciones blandas.la broca ha sido aprobada en el campo paraaplicaciones similares. 1.7.5 Brocas de Conos GiratoriosLa dureza (fuerza compresiva), abrasividad, y La broca de taladro de conos giratorios utiliza cuatrovariabilidad de las rocas a sondear tendrá la influencia conos giratorios montados con piezas insertadas demas grande sobre la selección de cortadores. Las carburo de tungsteno o cortadores de diente triangular
  • 8. para propósitos de sondaje. Los cortadores en losconos giran y se incrustan en el fondo del pozo y Los cortanúcleos con perfil de baja invasión estánrompen la formación en compresión con una acción diseñados para maximizar la velocidad decinceladora. Debido a la lenta acción cortadora penetración, y minimizar la invasión de filtrado de(rompimiento compresivo cincelador) y la cantidad de fluido de perforación en el núcleo. El diseño incorporapartes móviles, el uso de las brocas de taladro de aberturas de descarga frontal, una reducida cantidadconos giratorios no es común. de cortadores, y un espacio libre disminuido entre el cilindro interior y la superficie de la broca. Se1.8 CARACTERÍSTICA DE DESCARGA DE recomienda el uso de cortanúcleos con perfil de baja FLUIDOS DE CORTANÚCLEOS invasión para formaciones de resistencia blanda a mediana. Las formaciones mas duras disminuirían la1.8.1 Descarga por la Entrada velocidad de penetración y posiblemente dañaría los cortadores.Los cortanúcleos de descarga por la entrada estándiseñados para tener el 100 por ciento del fluido pasar 1.9 COLECTORES DE MUESTRASentre el anillo cortante y el diámetro interior delcortanúcleos (la "entrada"). Las brocas de descarga 1.9.1 Generalidadespor la entrada están diseñadas para limpiar eldiámetro interior del cortanúcleos, removiendo los La parte mas crítica de cada sistema de sondaje es elrecortes de esta área para asegurar una entrada muy colector de muestras que mantiene el núcleo en eluniforme del núcleo al sacanúcleos. La acción cilindro mientras es llevada a la superficie. La Tablalimpiadora reduce la tendencia a atascarse de las 1-5 indica los colectores de muestras disponibles yformaciones duras y/o quebradizas. sugieren aquellos mas apropiados para tipos de roca específicos.1.8.2 Descarga Frontal Muchas situaciones requieren una combinación de dos o mas colectores para asegurar el éxito. LasLos cortanúcleos de descarga frontal están diseñados secuencias de arena friable intercalada con esquistopara desviar algún fluido que normalmente pasaría a pueden requerir colectores tanto de tipo deslizantetravés de la entrada de la broca al frente de la broca. como de tipo plegadizo. Los colectores de cierreEsto limpia la superficie de la broca y reduce la completo funcionan principalmente para asegurarcantidad de fluido que puede friccionar el núcleo buenos resultados cuando se hace sondaje en arenasmientras entra en el sacanúcleos. Se recomiendan no consolidadas, también incorporan colectores delas brocas de descarga frontal para uso en anillo partido o de tipo deslizante para mejorar elformaciones blandas y friables. recobro de núcleos en extremos de roca dura.1.8.3 Perfil de Baja Invasión Tabla 1-4 - Guía General de Cortanúcleos Propiedades de la Roca Tipo de Roca Cortanúcleos Roca abrasiva ultra-dura Rocas ígneas, cuarcita Impregnado de Diamante Natural Roca abrasiva dura Arenisca, Esquisto, Aluvión Diamantes naturales montados en la superficie o cortadores PTE Roca dura no abrasiva Caliza, Dolomita, Anhidrita Cortadores PTE Roca mediana a dura con capas Arenisca, Caliza, Esquisto PTE o diamantes naturales montados abrasivas en la superficieRoca de resistencia blanda a mediana Arenisca, Yeso, Esquisto Cortadores CDP, diseño de baja invasión de fluidos Rocas blandas, sin capas pegajosas Sal, Anhidrita, Esquisto CDP o cortadores de conos giratorios Roca blanda pegajosa Suelo Arcilloso Cortadores CDP, descarga frontal Tabla 1-5 - Colectores de Muestras Tipo Uso Recomendado Anillo partido, resorte Formaciones consolidadas Collar Donde las características de la formación son desconocidas Deslizante Formaciones consolidadas, normalmente funciona con colector plegadizo o con cuchillas orientadoras Dobladizo o plegadizo Formaciones consolidadas, fracturadas y no consolidadas donde la geología es desconocida Canasta Formaciones no consolidadas, normalmente funciona con otro tipo de colector de muestras Cierre completo Formaciones friables o no consolidadas para proporcionar un cierre
  • 9. completo positivo
  • 10. CONTENIDO2 PROCEDIMIENTOS DE MANEJO Y PRESERVACIÓN DE NÚCLEOS EN LAS INSTALACIONES DE POZOS 2-1 2.1 Generalidades 2-1 2.2 Procedimientos de Manejo de Núcleos 2-2 2.3 Muestreo y Análisis en el Campo 2-6 2.4 Tipos de Rocas y Consideración Especial en su Manejo 2-7 2.5 Preservación de Núcleos para Análisis 2-12 2.6 Recomendaciones para el Manejo de Núcleos para Preservar su humectabilidad 2-15 2.7 Precauciones 2-15 2.8 Bibliografía 2-16Figuras 2-1 Marcado de Núcleos 2-3 2-2 Datos de las Instalaciones del Pozo en el Análisis de Núcleos 2-8 2-3 Datos Básicos de Laboratorio en el Análisis de Núcleos 2-9
  • 11. Prácticas Recomendadas para el Análisis de Núcleos2 Procedimientos de Manejo y lodo en base de aceite. Para propósitos de Preservación de Núcleos en las consistencia, se recomienda la siguiente terminología: Instalaciones de Pozos 2.1.3.1 núcleo fresco: Cualquier material de núcleo2.1 GENERALIDADES recobrado preservado tan pronto como sea posible en las instalaciones del pozo para prevenir pérdidas por2.1.1 Las recomendaciones incluidas en este evaporación y exposición al oxígeno. El tipo de fluidodocumento pueden implicar el uso de materiales, utilizado para sondaje debe registrarse, e.g., estadooperaciones y equipos peligrosos. Este documento no fresco (fluido de perforación en base de aceite),trata de todos los problemas de seguridad asociados estado fresco (fluido de perforación en base de agua).con su uso. Es la responsabilidad del usuario deestablecer las prácticas apropiadas de seguridad y 2.1.3.2 núcleo preservado: Similar al núcleo fresco,salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones pero este implica algún periodo de almacenamiento.reglamentarias antes de usarlos. El núcleo preservado está protegido de alteraciones por cualquiera de una variedad de técnicas (ver 2.5).2.1.2 Los procedimientos de manejo y preservaciónde núcleos en las instalaciones de pozos deben seguir 2.1.3.3 núcleo limpio: Núcleo del cual los fluidos hanlas mejores prácticas posibles porque el valor de todo sido removidos por solventes. El proceso de limpiezaanálisis de núcleos está limitado por esta operación (secuencia de solventes, temperatura, etc.) debeinicial. Los objetivos de un programa de manejo de especificarse.núcleos son los siguientes: 2.1.3.4 núcleo de estado restaurado: Núcleo que haa. Obtener material de roca representativa de la sido limpiado, luego expuesto nuevamente a fluidos formación. del yacimiento con la intención de restablecer lab. Minimizar la alteración física del material de roca condición de humectabilidad del yacimiento. Este es a durante el manejo y el almacenamiento del menudo la única alternativa disponible, pero no hay núcleo. garantía que se restaure la humectabilidad del yacimiento. Las condiciones de exposición al crudo,Los problemas más grandes enfrentados por aquellos especialmente en saturación inicial de agua,que manejan y preservan rocas de yacimientos para el temperatura y tiempo, pueden afectar laanálisis de núcleos son los siguientes: humectabilidad final.a. Selección de un material no reactiva de 2.1.3.5 núcleo con presión retenida: Material que ha preservación y un método para prevenir la sido mantenido, hasta donde sea posible, en la pérdida de fluido o la adsorción de presión del yacimiento con el fin de evitar cambios en contaminantes. las saturaciones de fluido durante el proceso deb. Aplicación de métodos apropiados de manejo y recobro. preservación de núcleos basados en el tipo de roca, grado de consolidación, y tipo de fluido. Ninguno de estos términos individualmente pueden describir adecuadamente el estado del núcleo. SeLos diferentes tipos de roca pueden requerir requiere una descripción completa de lodo deprecauciones adicionales para obtener datos perforación, manejo, preservación y tratamientorepresentativos de los núcleos (ver 2.4). Todo el subsecuente.material de núcleos debe ser preservado en lasinstalaciones del pozo tan pronto sea posible después 2.1.4 Para pruebas, se debe tomar una muestra delde recobro para minimizar su exposición a las núcleo. Con el fin de obtener un análisiscondiciones atmosféricas. representativo de los núcleos de una formación de interés, se recomienda tomar muestras de todo el2.1.3 La terminología que se ha desarrollado para núcleo. Se debe retener toda la sección del núcleo.describir el estado de preservación de núcleos es La toma de muestras de núcleos en las instalacioneshistóricamente importante, pero puede ser confuso de pozos puede ser importante por una variedad deporque a menudo no es usada consistentemente. Por razones (ver 2.3.1). Si se requiere una toma deejemplo, el término "estado nativo" se ha utilizado a muestras del núcleo, esta debe realizarse con elmenudo para referirse a un núcleo perforado con lodo conocimiento que el procedimiento puede teneren base de aceite o crudo "lease" para tomar efectos sobre los esfuerzos y resultados de futurosmediciones exactas de saturación de agua. De análisis de núcleos. La toma de muestras en lasmanera similar, "estado fresco" se ha utilizado a instalaciones de pozos debe ser mínima paramenudo para indicar que el núcleo fue perforado con mantener la integridad del núcleo. Las muestras parafluido de perforación blando con base en agua y la descripción de litología, por ejemplo, puedenpreservado en las instalaciones del pozo para limitar tomarse de algunos pedazos quebrados del núcleo sinlas pérdidas por evaporación. Este término también dañar ninguna parte de la roca intacta. Si está intacta,ha sido utilizado para incluir los núcleos cortados con se remueven longitudes mensurables del núcleo, se debe dejar una nota o registro en su lugar
  • 12. describiendo la longitud de la muestra, litología, la indeseables de la imbibición de fluidos se encuentranrazón por la cual fue removida, y cualquier otra los siguientes:información pertinente. Si se requieren muestras deadentro de un segmento de núcleo intacto, se debe a. Cambios en las saturaciones de fluido, equilibrioemplear un método de muestreo no percusivo. El geoquímico y de soluciones de gas.objetivo de un procedimiento estándar de muestreo de b. Cambios en humectabilidad.núcleos es obtener muestras bajo un procedimiento c. Movilización de arcillas intersticial y minerales deuniforme para que los resultados sean independientes grano fino.de sesgo humano. La selección de muestras es d. Dilatación de arcilla y la degradación asociada debastante sencilla para formaciones uniformes. Sin propiedades mecánicas.embargo, si una formación contiene una litología muyvariada y tipos de porosidad heterogénea (tal como Se debe reportar cualquier demora en la remoción delconglomerados, variedades de cuarzos, yacimientos núcleo del cilindro. Varios tipos de roca y métodos defracturados, y esquistos y arenas intercalados), la sondaje requieren niveles variables de atención yselección apropiada de muestras representativas pueden dividirse en dos categorías principales:requiere mayor cuidado. Una persona calificada(ingeniero, geólogo, etc.) debe seguir un a. Manejo básico - Esta categoría requiere unaprocedimiento de muestreo establecido para minimizar capacitación y/o experiencia mínima e incluye:el sesgo estadístico. 1. Un cilindro interior estándar de acero para uso repetido utilizado para obtener núcleos en rocas2.1.5 Los procedimientos para el manejo y la consolidadas moderadamente homogéneas.preservación de núcleos prescritos son aplicables 2. La adquisición de núcleos de paredes lateralespara todo material de roca convencionalmente por wireline con sondaje de percusión osondeado. Muchas de las mismas prácticas aplican giratorio.para núcleos de paredes laterales y recortes deperforado. Estos procedimientos recomendados han b. Manejo especial - Esta categoría requiere unasido seleccionados como aquellos que producirán capacitación extensiva y/o equipos especiales emateriales de núcleos para el análisis de núcleos más incluye:confiable y representativo. El éxito de cualquier 1. Cilindros interiores desechables y sacanúcleostécnica dada es directamente relacionada con las orientados utilizados para obtener núcleos depropiedades de la roca del núcleo. Los rocas fracturadas o no consolidadas queprocedimientos de manejo también deben basarse en pueden requerir una estabilización mecánicala tecnología utilizada para recobrar el material de (Skopec, et al., 1992).roca los objetivos del programa de sondaje. También 2. Sacanúcleos retenida a presión para mantenerse presenta una revisión de los materiales de el núcleo en la presión del yacimiento parapreservación de núcleos. Cada trabajo de sondaje y minimizar la expansión de fluido de la reducciónyacimiento debe ser examinado cuidadosamente en presión y la expulsión de fluido mientras seantes de diseñar un programa de manejo y lleva el núcleo a la superficie (Sattler, et al.,preservación de las instalaciones de pozos. 1988) 3. Sacanúcleos de aluminio con un forro de2.2 PROCEDIMIENTOS DE MANEJO DE esponja dentro de un cilindro interior de acero NÚCLEOS para atrapar los fluidos durante la expansión por la reducción en presión mientras se lleva el2.2.1 Generalidades núcleo a la superficie (Park, 1983).Existen varios métodos para la adquisición de El uso de cualquier forro de cilindro interior paranúcleos. Se pueden dividir las técnicas de sondaje sondaje reduce el diámetro del núcleo resultante.continuas convencionales de diámetro completo endos grupos: aquellas que emplean un cilindro interior 2.2.2 Remoción del Núcleo de un Cilindroestándar de acero para uso repetido, y aquellas que Interior Estándar de Acero para Usoutilizan cilindros interiores desechables o forros. Otros Repetidométodos de sondaje tales como los aparatos deparedes laterales y los aparatos de sondaje El núcleo debe removerse del cilindro interior en unarecobrados por wireline obtienen material de roca posición horizontal cuando sea posible. Se debe tenerutilizando equipos especiales. Los procesos cuidado para minimizar la sacudida mecánica duranteespeciales de sondaje, incluyendo los métodos de la extracción. Se debe permitir que el núcleo sepresión retenida y de esponja, están disponibles para deslice del sacanúcleos ligeramente elevando elobtener resultados de análisis de núcleos y fluidos extremo superior del sacanúcleos. Si el núcleo no semás representativos de las condiciones in situ. desliza, se puede utilizar una vara para empujar el núcleo del cilindro. Puede ser necesario golpear elEl material de núcleos consolidado obtenido con un sacanúcleos suavemente con un martillo para iniciar elcilindro interior estándar de uso repetido debe sacarse movimiento del núcleo. Sin embargo, no se debedel cilindro tan pronto como sea posible después de martillar el sacanúcleos de una manera que cause unallegar a la superficie para minimizar la imbibición de sacudida mecánica en el núcleo. En todafluido de perforación. Entre los posibles efectos manipulación física se debe intentar exponer el núcleo al mínimo esfuerzo mecánico posible. Si no se puede
  • 13. remover el núcleo con el método anterior, este debe Esto quiere decir que en el caso de recobro adicional,sacar por bombeo con fluido. Si esto es necesario, se habrá la misma profundidad en dos núcleos. Sindebe utilizar un arreglo adecuado de pistones que embargo, estos núcleos serán distinguibles uno delprevendrá que los fluidos tengan contacto directo y otro por sus números. Las profundidades de loscontaminen el núcleo. Se debe utilizar el fluido de núcleos deben ajustarse a las profundidadessondaje si es necesario bombear directamente con registradas antes de que se puedan hacerfluidos. Se debe evitar el uso de agua fresca u otros correlaciones entre las propiedades registradas y lasfluidos extraños para el núcleo. Si se presiona agua propiedades del núcleo y entre los pozos sondeados ypor el pistón y este entra en contacto con el núcleo, se sin sondear. El ajuste núcleo-a-registro puedepueden obtener valores erróneamente altas de hacerse utilizando descripciones detalladas desaturación de agua en un análisis subsecuente de núcleos o barridos de núcleos.núcleos porque cualquier presión excesiva en el Se recomienda que todos los sacanúcleos secilindro puede hacer que el fluido penetre el núcleo. extiendan en el pasadizo o el piso de las instalacionesSe debe anotar cualquier dificultad o irregularidad antes de remover el núcleo. Las siguientes son lasencontrada cuando se remueve el núcleo del cilindro, pautas apropiadas para extender y marcar el núcleo:e.g., la presión utilizada si fue sacado con fluido,pérdida de material del núcleo, etc. a. La parte de abajo del núcleo sale del cilindro primero y la primera pieza del núcleo debe2.2.3 Clasificación y Registro de Núcleos colocarse en el fondo de una bandeja, caja, o pileta, y cada pieza siguiente se coloca masSe debe extender y empacar el núcleo en el piso de cerca de la parte de arriba.las instalaciones si hay espacio disponible. b. Se debe tener mucho cuidado para mantener laAlternativamente, el soporte de tubería puede secuencia apropiada y la orientación del núcleoutilizarse para este propósito. La clasificación y para asegurar que los segmentos individuales delregistro del núcleo no debe interferir con la operación núcleo no estén fuera de lugar o al revés.de perforación y/o sondaje. Si se toma la decisión de Cualquier porción del núcleo que esté muymanejar el núcleo en el piso de las instalaciones, hay partida debe meterse en bolsas de plástico yque colocar bandejas, cajas, o piletas apropiadamente colocarse en su posición apropiada.marcadas cerca del sacanúcleos. Si se va a extender c. Arme el núcleo para que los extremos irregularesel núcleo en el pasadizo, se prepara un área casen, luego mida la totalidad del recobro.despejada y se coloca el núcleo entre dos trozos de d. No lave el núcleo (ver 2.4, 3.5 y 3.6). Si haytubería de perforación. demasiado fluido de perforación en la superficieSe debe tener cuidado para mantener la orientación, y del núcleo, se puede limpiar con un trapo limpiopreservar la secuencia correcta de los pedazos de saturado en fluido de perforación, y este senúcleo. El punto clave es que el núcleo debe puede exprimir tan a menudo como seaclasificarse y marcarse de tal manera que todo el necesario.intervalo de núcleo pueda volverse a ensamblar en el e. Con marcadores indelebles rojos y negros,futuro. Se debe proteger al núcleo de temperaturas pegados con cinta, marque el núcleo de arribaextremas, humedad, y deshidratación, i.e., sol directo, abajo con líneas paralelas (ver Figura 2-1). Lamotores calientes, lluvia, vientos fuertes, y baja línea roja debe estar en el lado derecho si elhumedad relativa. Los materiales y equipos de individuo que marca se encuentra mirando de lapreservación de núcleos deben estar cerca del área parte de abajo del núcleo hacia arriba. Se debende manejo de núcleos para facilitar una operación utilizar flechas apuntando hacia arriba para evitarrápida. Mediciones precisas de recobro deben ser confusiones.tomadas y registradas. Se debe reportar cualquier f. Con un marcador indeleble o pintura, empezandorecobro además del recorte del núcleo, así como el no de arriba, dibuje una línea a través del núcleo arecobro. Hay que escribir no recobro o recobro cada pie de distancia, y marque cada línea con laadicional en la parte de debajo de cada núcleo, a profundidad apropiada.menos que alguna observación especial indique que g. Para obtener un análisis confiable del núcleo, lase debe hacer una excepción. Todas las excepciones velocidad es esencial en remover, extender,deben anotarse. Los siguientes datos y marcar y preservar el núcleo para minimizar lasobservaciones pueden ser útiles para determinar el alteraciones debidas a exposición (ver 2.5).origen de recobro adicional y la falta de recobro: h. El núcleo debe preservarse (ver 2.5) y colocarse en recipientes numerados para ser transportadoa. Parámetros de perforación - tiempo de al laboratorio. Se recomienda que todo el perforación, velocidad de penetración, presión de intervalo del núcleo sea preservado en las bombeo, etc. instalaciones del pozo, reservando el muestreob. Condiciones generales del núcleo - continuidad, para las condiciones controladas en el secciones quebradas, fracturas inducidas, etc. laboratorio.c. Condición del equipo de sondaje de perforaciones de fondo. Basta unos pocos minutos de exposición, dependiendo de las condiciones atmosféricas, paraMarque las profundidades de los núcleos de arriba causar una pérdida significativa de agua fracciones deabajo e indique en la parte de abajo si son de recobro hidrocarburo liviano en los núcleos. Si el núcleo esadicional o falta de recobro. La parte de arriba del lavado con agua accidentalmente, dejado en elsiguiente núcleo debe tener la profundidad perforada.
  • 14. sacanúcleos, o reposado antes de la preservación, es por lo general demasiado agitado para serentonces esta información debe ser anotada. utilizado en el análisis cuantitativo de núcleos. b. Se puede utilizar una extensión del pasadizo2.2.4 Manejo de Forros y Cilindros Interiores para remover todo el forro con el núcleo del Desechables cilindro interior sin encorvarse. 1. Si se remueve todo el forro o si se estáEl uso de forros interiores de sacanúcleos y cilindros manejando un cilindro interior desechable,interiores desechables mejoran el recobro de las busque adentro y ubique la parte superior delformaciones fracturadas o de consolidación deficiente. núcleo. Corte el forro en este punto. Marque elEstos son hechos de plástico, fibra de vidrio, o núcleo con líneas de orientación (rojo a laaluminio y están clasificados para varias derecha y negro a la izquierda), profundidades,temperaturas. Cuando se hace sondeo en y otra identificación (ver 2.2.3). Marque lasformaciones no consolidadas o de consolidación profundidades a cada pie empezando de arriba.deficiente, elija el forro o el cilindro desechable para 2. (Método Preferido) Si no hay espacio parasoportar la temperatura circulante. Los estratos duros remover todo el forro, saque de a de 3 piestal como el esquisto son sondeados mejor utilizando (0.91 metros) utilizando el soporte adecuadofibra de vidrio o aluminio para prevenir el atascamiento para prevenir encorvamiento. Marque caday consecuentemente un recobro de núcleos deficiente. longitud de tres pies (0.91 metros) con líneas deCiertos aditivos de fluido para sondaje tal como el orientación y con un número para representarcáustico reaccionan con cilindros de aluminio su posición en la secuencia de longitudescausando la descarga de iones de aluminio, que cortadas. Marque las profundidades en laspueden reaccionar con el núcleo para alterar las longitudes de tres pies (0.91 metros) una vez sepropiedades de su superficie. procese todo el intervalo recobrado y se ubiqueCuando se sondea una formación de consolidación la parte de arriba del núcleo.deficiente, para evitar la solidificación de la roca esaconsejable cortar longitudes cortas, 30 pies o menos c. Corte los forros y el núcleo en longitudes de 3dependiendo de la resistencia de la roca. En pies (0.91 metros) utilizando una sierra circularlongitudes largas, la sección inferior del núcleo puede de aire o eléctrica. Los forros de fibra de vidrio yser consolidada en exceso y dañado por el peso del aluminio deben ser cortados utilizando una sierramaterial de encima. Un núcleo dañado es de uso circular fija. Tenga cuidado de evitar vibración ylimitado para el análisis de núcleos. Cuando se rotación del núcleo. Se deben utilizarsondean formaciones fracturadas, las longitudes abrazaderas en el sacanúcleos con muchocortas de núcleos también pueden ser útiles para cuidado para evitar daños en la roca.disminuir el riesgo de atascamiento. Alternativamente, toda la longitud de 30 pies (9.1El sacanúcleos debe ser llevado a la superficie metros) del núcleo puede taparse y transportarsesuavemente. Durante los últimos quinientos pies, el con una varilla pegada al forro o el cilindronúcleo debe llevarse a la superficie lentamente para interior para evitar encorvamiento. Luego elminimizar la expansión de gas que puede dañar el núcleo puede ser cortado en el laboratorio ennúcleo no consolidado severamente si la presión es cualquier longitud especificada. Esto minimiza elreducida muy rápidamente. Cuando se esperan manejo del núcleo en el pozo. Sin embargo, estodaños por expansión de gas, se puede utilizar un forro dificulta la preservación, muestreo, y losperforado o un cilindro interior desechable perforado procedimientos de transporte.para proporcionar un medio de escape para el gas. d. Estabilice las longitudes de 3 pies (0.91 metros)Todas las perforaciones deben ser selladas si el forro físicamente utilizando un material de fundición noo el cilindro interior desechable es utilizado como reactivo (e.g., epoxi) para llenar el espacio anularrecipiente de preservación de núcleos. entre el núcleo y el forro. Alternativamente, laAlternativamente, toda la sección perforada puede ser corona circular puede llenarse con fluido nocolocada en bolsas de plástico para prevenir la reactivo con el fin de prevenir evaporación.pérdida de fluidos. Como precaución mínima, las longitudes de 3Un forro con el núcleo adentro puede bajarse en el pies (0.91 metros) deben sellarse con capacetespasadizo, dentro del cilindro interior metálico utilizando estándar.un sistema de poleas sujetado al extremo del e. Pase las longitudes a cajas marcadas ypasadizo. El cilindro no debe golpear el equipo y debe colóquelos sobre cojines para su transporte albajarse suavemente al pasadizo. Los cilindros laboratorio. Utilice tornillos para pegar las tapasinteriores con núcleos adentro se encorvan, de madera a las cajas de núcleos para evitarespecialmente aquellos hechos de fibra de vidrio o daños en los núcleos causados por el martilleo.plástico, y deben ser soportados por una varilla. Lavarilla debe ser pegada al cilindro interior mientras 2.2.5 Núcleo retenida a presióncuelga del castillete. Los sacanúcleos retenida a presión son diseñadosa. Acuñe el sacanúcleos para prevenir rotación y para obtener la mejor saturación de fluido posible in remueva el colector de muestras. Transfiera el situ. Este método de sondaje ofrece una alternativa al material del colector de muestras a un forro o un sacanúcleos convencional que pierde presión a su cilindro interior desechable de la longitud recobro a la superficie. Para permitir la medición de adecuada. El material del colector de muestras saturaciones de fluido en el laboratorio, el núcleo debe pasar por un manejo extensivo. El equipo del
  • 15. sacanúcleos se coloca en una unidad especial de extraídos de todos los fluidos del yacimiento (vermantenimiento de núcleos y el fluido de perforación es 4.3.4).descargada de la corona circular entre el cilindro 2.2.7 Sondaje de Paredes Laterales Wirelineinterior y exterior utilizando un fluido no reactivomientras se mantiene la contrapresión apropiada en Los núcleos de paredes laterales wireline sontodo el sistema. Luego se coloca todo el equipo del extraídos de la formación por varios medios. Elsacanúcleos en una caja-congeladora llena de hielo sondaje de paredes laterales por percusión implica elseco (2.5.2.2). uso de una carga explosiva que impulsa un proyectilHasta este punto en el manejo de un núcleo retenida a hueco en la formación. Debido a las fuerzaspresión, el trabajo debe ser realizado por personal de producidas por la entrada de la bala en la formación,la empresa de servicios capacitado a sus ocurre la compactación, fractura, y desorden de losespecificaciones. granos de la roca. Se debe tener mucho cuidadoLos siguientes procedimientos realizados sobre cuando se maneja este material de núcleos.núcleos congelados deben ser supervisados por la De manera alternativa, los núcleos de paredesempresa operadora: laterales wireline pueden perforarse mecánicamente de la formación con una broca giratoria. Se minimizana. Remover el cilindro interior retenida a presión del los daños con esta técnica. Sin embargo, este hielo, colocar en una cubierta de seguridad, y método no es factible en todos los tipos de roca. Si la cortar en los largos deseados. muestra se parte durante la remoción de lab. Colocar cada sección nuevamente en el hielo, herramienta de sondaje, esta debe armarse por partes mientras se va cortando. Tener cuidado de y se debe anotar cualquier daño. También existen asegurar que las secciones son extendidas de tal otros aparatos de muestreo de paredes laterales que manera que la parte superior y la parte inferior y implican el uso de sacamuestras activados a presión. la posición en la sección del núcleo se pueda Cuando se utilizan técnicas de sondaje de paredes identificar claramente (ver 2.2.3). laterales, las muestras frágiles deben colocarse enc. Levantar un extremo de la sección del núcleo a la tarros de plástico o de vidrio con tapas metálicas. No vez y colocar la tapa del núcleo con etiqueta a se debe colocar papel u otros materiales capaces de cada extremo, asegurándolo con una abrazadera absorber líquidos dentro de los tarros para actuar de manguera (ver 2.2.4). como material de amortiguación para las muestras.d. Las etiquetas deben ser marcados con el nombre Los laminados plásticos sellados a calor son una de la empresa, presión recuperada, ubicación técnica aceptable de preservación para las muestras legal, margen de profundidad del núcleo, y la de paredes laterales perforadas. Todas las muestras profundidad del núcleo procesada. deben estabilizarse y amortiguarse durante sue. Colocar las secciones del núcleo procesadas en transporte al laboratorio (ver 2.5.2.1) y deben ser cajas de embarque aisladas y empacar con hielo marcadas con precisión (ver 2.2.3). seco. Marcar la caja con los números y las profundidades del núcleo junto con la información 2.2.8 Sondaje Continuo Recobrado de Wireline sobre la empresa, ubicación, y embarque. Si las cajas de embarque aisladas están en tránsito por En las operaciones de sondaje continuas recobradas mas de 24 horas, puede ser necesario empacar de wireline (WRC), el sacanúcleos es recobrado hielo seco adicional. mientras la cadena del taladro permanece dentro de la perforación. El tiempo de viaje es reducido y2.2.6 Núcleo Esponjoso consecuentemente, el método puede ser menos costoso que el sondaje convencional. Típicamente, seEl equipo de sondaje esponjoso está diseñado para sondean largos intervalos verticales continuamente, ymejorar la medición de las saturaciones de fluido en ciertos pozos pueden ser sondeados desde layacimientos. Cuando el núcleo es llevado a la superficie hasta su profundidad completa.superficie, el fluido que se perdería de lo contrario porexpulsión debido a la reducción en presión es 2.2.8.1 Marcado de Profundidad en Núcleosatrapado por una esponja de poliuretano absorbente WRCque rodea el núcleo. El equipo de sondaje consiste de6 largos pre-cortados de 5 pies (1.52 metros) de forro Una buena comunicación entre el personal de recobrode aluminio dentro de un cilindro interior estándar de de núcleos y el perforador en el campo es necesariaacero. El núcleo esponjoso es, por lo general para el marcado exacto de profundidades en núcleosmanejado de acuerdo con los procedimientos WRC. En el sondaje convencional, el perforadorestablecidos en 2.2.4. En la mayoría de los casos, el suministra la profundidad superior e inferior delforro debe ser sacado del equipo de sondaje por intervalo sondeado. Esto puede causar algunabombeo. El forro pre-cortado es almacenado y confusión en la asignación de las profundidades delpreservado en tubos de embarque de PVC llenos de núcleo, porque los núcleos convencionales sonun fluido no reactivo adecuado. El tubo de embarque relacionados desde la parte superior del intervalode PVC es sellado con una tapa rígida y una tapa de sondeado. Como el sondaje WRC es continuo, escaucho de expansión de gas. Para propósitos de mejor utilizar la sección inferior de la parte sondeadaorientación, cada sección del forro es biselado por un previa como la sección superior de la parteextremo. subsecuente. Se sugiere una supervisión paraUna vez el núcleo esponjoso llegue al laboratorio, este verificar un posible relleno entre secciones paraes abierto con fresa y tanto el núcleo y la esponja son minimizar errores causados por esto. El mantener
  • 16. procedimientos exactos de contabilidad de núcleos en arriba, marque el núcleo con marcas de profundidadla forma de una hoja electrónica en tiempo real debe cada pie hasta el final del núcleo. No se debe hacerminimizar el potencial de errores en la determinación ningún intento para resolver los intervalos de recobrode la parte superior del siguiente intervalo. La deficiente o sobre-recobro antes del ajuste núcleo-a-información en la hoja electrónica debe incluir el registro. Si las profundidades están consistentementenúmero de sección del núcleo, la parte superior del marcadas desde la parte superior de cada sección yintervalo sondeado, la parte inferior del intervalo cada sección tiene un número único, puede haber lasondeado, el porcentaje de recobro, y una columna misma "profundidad" en dos núcleos consecutivos,que indique el punto desde el cual se empezó a pero serán distinguidos por su número de sección. Simarcar el núcleo. se intenta ajustar un sobre-recobro en el campo, estoTodo el núcleo WRC debe ser marcado y etiquetado puede resultar en una tremenda confusión con losde acuerdo con 2.2.3, con la excepción que la mismos núcleos etiquetados muchas veces.asignación de profundidad debe modificarse deacuerdo con los siguientes procedimientos. Los 2.2.8.3 Lavado de Núcleos WRCprocedimientos convencionales para asignar lasprofundidades del núcleo no siempre son apropiados En cuanto al sondaje convencional, se debe tenerpara el núcleo WRC. En el sondaje WRC, el núcleo cuidado para evitar daños en la roca; e.g., lavándolametido en una sección puede sacarse en la siguiente con fluidos no apropiados. Si existe algunasección, así que la verdadera profundidad del núcleo ambigüedad acerca de los efectos dañinos, elija laactual puede estar en el intervalo previamente precaución, por ejemplo, evitando el lavado delsondeada. El recobro de "núcleo metido" también núcleo.significa que el volumen del núcleo sobre-recobradoes más grande que el comúnmente encontrado en el 2.2.8.4 Análisis de los Núcleos WRCsondaje convencional. Dados los volúmenes másgrandes de núcleo, es más importante utilizar un El punto hasta el cual se analiza el núcleo WRC variaprocedimiento de marcado de núcleos que evite en cada operador. Los procedimientos de análisis deasignar la misma profundidad a mas de una parte del núcleos WRC difieren significativamente de aquellosnúcleo. Si ocurre un sobre-recobrado, el marcado de utilizados para núcleos convencionales. En lasla profundidad del núcleo puede comenzar en la parte operaciones de sondaje convencional, el núcleo esinferior del núcleo, y la profundidad de esa parte del devuelto a un laboratorio para su análisis y, en algúnnúcleo asignado como el fondo se reporta por el momento futuro, se ajustan los resultados del análisisperforador. El marcado de núcleos luego debe del núcleo para las profundidades perforadas. Con elmoverse de abajo hacia arriba. Si se obtiene un núcleo WRC, mucho del análisis es realizado en elrecobro del 100 por ciento o más en la sección previa, campo, y en algunos casos, el núcleo no puedelas asignaciones de profundidad deben seguir los archivarse nunca. Típicamente, un geólogo de campoprocedimientos convencionales, con el marcado de debe describir la sección con los detalles litológicosprofundidad empezando en la parte superior. suficientes para permitir el ajuste núcleo-a-registro yPara un recobro deficiente, se debe utilizar la su correlación. El geólogo debe anotar las muestrassiguiente ecuación para contar el núcleo faltante: de hidrocarburo, intervalos porosos, y los cambios en facies. Algunos operadores utilizan laboratoriosNúcleo faltante móviles a través de los cuales realizan análisis = Profundidad Perforada - Longitud del Núcleo bastante sofisticados del núcleo WRC, incluyendo la = [CDD - PDD] - [CBL + PC - VOID] (1) exploración con gamma, fotografías ultravioletas, cromatografía de gas, y mediciones de porosidad,Donde: densidad, susceptibilidad magnética, mineralogía yMC = longitud del núcleo faltante, pies (metros) propiedades acústicas.CDD= profundidad del perforador actual, pies (metros)PDD=profundidad del perforador anterior, pies 2.2.9 Sacanúcleos Orientado(metros)CBL = longitud del sacanúcleos, pies (metros) La orientación del sacanúcleos se logra utilizandoPC = núcleo prominente instrumentos electrónicos de disparos múltiples yVOID = vacío en el sacanúcleos, pies (metros) equipos especializados de trazado de núcleos. Alternativamente, la signatura de roca paleomagnéticaEn un recobro deficiente, las profundidades del núcleo puede utilizarse para propósitos de orientación dedeben marcarse de arriba hacia abajo, asignando núcleos. Se deben seguir procedimientos estrictos derecobro deficiente a la sección inferior del intervalo manejo para asegurar que los datos de orientaciónsondeado. son correlacionadas positivamente con la profundidad y apareados con la sección apropiada de material de2.2.8.2 Método Alternativo para el Marcado de núcleo. Esto es particularmente crítico en unidadesProfundidad en Núcleos WRC de roca fracturadas donde comúnmente se utilizan cilindros interiores y forros desechables.Una alternativa al método mencionado en 2.2.8.1 esasignar profundidades de la misma manera que los 2.3 MUESTREO Y ANÁLISIS EN CAMPOnúcleos convencionales (ver 2.2.3). En cuanto a losnúcleos convencionales, puede haber un recobro 2.3.1 Generalidadesdeficiente o un sobre-recobro. Empezando desde
  • 17. En general, no se recomienda el muestreo del material razones de seguridad, puede ser necesario tratar a losde núcleos recobrado en el pozo. Si es necesario núcleos empacados en hielo seco como "productostomar muestras inmediatamente, se deben tomar químicos" para propósitos de transporte.precauciones para minimizar el tiempo de exposición En todos los métodos de transporte, una carta dedel núcleo. El muestreo debe ser rápido, eficiente, y remisión o un formulario de documentación derealizado de acuerdo con las prácticas correctas de contenidos con la información de embarque pertinenteseguridad. Siempre obtenga muestras utilizando el debe acompañar el envío. Se debe enviar una copiamétodo menos dañino o menos contaminante separada de esta carta al recipiente vía correo o fax.disponible. Todo el núcleo debe ser guardado en Se deben seguir todos los reglamentos aplicables deltodos casos. Departamento de Transportes de EE.UU. en el envíoAlgunas razones específicas para el muestreo en el de materiales de núcleos. Cuando se utilizan cajascampo incluyen, pero no están limitadas a a) muestreo estándares para núcleos, estas pueden serde recortes para la descripción litológica y/o paletizadas, atadas y enviadas así mismo. Losdeterminación mineralógica, b) medición de las núcleos, especialmente aquellos de materiales nopropiedades básicas de la roca, c) pruebas de consolidados, pueden ser congelados o refrigeradoscompatibilidad-terminación de fluidos, d) estudios de en el campo para preservación y estabilizaciónhumectabilidad, e) observación de fluorescencia/corte durante su transporte y almacenamiento. Si sedel crudo, f) mediciones de recobro de tensión congelan, los núcleos deben ser completamenteinelástica, y g) estudios de desorción de metano para congelados antes del envío para evitar dañosel análisis de carbón. Todas las secciones removidas mecánicos. El núcleo congelado por lo general esdel intervalo sondeado deben ser registradas en la empacado en recipientes aislados y empacados conhoja de datos de campo (ver 2.3.3) y representadas hielo seco. Los núcleos refrigerados usualmente sonfísicamente en las secciones de núcleo continuas enviados en unidades refrigeradoras independientes.utilizando espaciadores rígidos. La muestra removida Un aparato para supervisar y registrar la temperaturadebe ser preservada, marcada, y empacada de una debe acompañar el núcleo para asegurar que semanera consistente con la prueba deseada. Los mantengan las condiciones deseadas durante sudatos adicionales pertinentes deben acompañar las transporte.muestras al laboratorio o deben estar disponibles paraanálisis en el pozo. Otras técnicas especiales de 2.3.3 Hoja de Datosanálisis de núcleos en el pozo son posibles si existenlas instalaciones móviles adecuadas para realizar las Se debe conseguir una hoja de datos adecuada y estapruebas bajo condiciones controladas. debe ser diligenciada por el ingeniero o el geólogo delEl martilleo puede dañar el núcleo y puede pozo, para proporcionar un registro mas completo deimposibilitar el análisis de núcleos. Si es posible, las las condiciones del sondaje. Esta información serámuestras de recortes deben tomarse desde las roturas valiosa para la cualificación de la interpretación de losque ocurren naturalmente en el núcleo o con una datos de análisis del núcleo. Además, este registrosierra de guarnición de precisión. El tamaño de la puede implicar que se tenga que realizar ciertasmuestra debe mantenerse en el mínimo necesario pruebas adicionales para complementar las pruebaspara realizar el análisis deseado. Coloque las básicas, o que otras pruebas no producirían datosmuestras en bolsas y preserve la saturación de fluido significativos. Esto resultará en el análisis más útil encon una técnica de preservación apropiada (ver 2.5). el menor tiempo con menor costo. Las Figuras 2-2 ySi se va a realizar una revisión detallada de núcleos 2-3 son formularios ejemplos, y se recomienda el usoen el pozo, el muestreo y el manejo del núcleo deben de estos u otros similares.hacerse rápidamente, y solo si la revisión es crítica Es importante tener tantos datos pertinentes seanpara el éxito del objetivo del pozo. posibles para acompañar el material de núcleos. La siguiente es una lista de información deseable:2.3.2 Transporte y Logística a. Identificación del pozo, número API del pozo,El método de transporte debe ser práctico y debe elevación, números y contactos del vendedor,ofrecer protección contra daños por cambios como también sus teléfonos, números de fax yambientales, vibraciones mecánicas, y el maltrato. direcciones.Otros factores importantes a considerar cuando se b. Tipo de fluido de perforación, contenidos, y datoselige el modo de transporte incluyen a) distancia del medidos.pozo al laboratorio, b) condiciones y terreno en tierra y c. Tipo de núcleo y equipos utilizados.mar adentro, c) competencia del material del núcleo, d. La(s) formacion(es) sondeadas, con lad) condiciones del clima, e) tipo de preservación o profundidad del perforador superior e inferior.empaque, y f) costo. e. Indicación de la información crítica de sondaje yEn todos los casos, se deben tomar precauciones cualquier nota pertinente, i.e., tiempo total depara estabilizar el material del núcleo sin riesgos. En sondaje/viaje, dificultades, y recobro.el transporte aéreo, puede ser que el depósito de f. Salinidad de la formación de agua y los datos delalmacenamiento no esté presurizado, y este puede fluido de producción.ser un factor en la preservación del núcleo. No apile g. Pautas de preservación. Tiempo de exposición.los núcleos de tal manera que se dañe el material del h. Análisis solicitado.núcleo. Se deben tener cuidado con las empresas i. Registro de sondaje y registros de perforación.transportadoras comerciales que no están j. Una descripción del núcleo.acostumbradas a transportar materiales frágiles. Por k. Registros de pozo y registros del lodo.
  • 18. 2.4 TIPOS DE ROCA Y CONDICIONES poros interna. El grado a la cual estos efectos ESPECIALES DE MANEJO alterarán al núcleo depende de la profundidad, la presión del yacimiento, gravedad del aceite,2.4.1 Generalidades propiedades del fluido, tipo de sedimento, y procedimientos de sondaje. Se debe tener cuidadoEl término "tipo de roca" se utiliza para describir las para asegurar que no se acumule presión dentro delcaracterísticas que distinguen el material del núcleo. sacanúcleos durante el manejo. El forro delEste puede referirse al grado de consolidación, la sacanúcleos o el cilindro interior desechable puedenpresencia de fracturas o vugs, composición (esquisto), perforarse previamente con orificios [1/8 pulgada (3.18o propiedades físicas (e.g., baja permeabilidad) de la milímetros) de diámetro] para evitar la acumulación deroca. Las descripciones geológicas de la roca son presión. Los intervalos sondeados deben sermás complejas y se han trazado esquemas de limitados en longitud para prevenir posibles daños enclasificación para categorizar tipos de roca específicos la roca bajo su propio peso. Mientras se sube elcon respecto a textura, tipo de cementación, tamaño núcleo a través de los 500 pies superiores (152de grano, etc. Se deben tener en cuenta muchas metros) del pozo, el sacanúcleos debe sacarseconsideraciones especiales cuando se diseña un lentamente para minimizar la probabilidad deprograma para el manejo de núcleos en el campo. desbaratar la roca y causar daños en el núcleo. Si seLos párrafos 2.4.2 a 2.4.13 incluyen las pautas utiliza la congelación para estabilizar materiales nogenerales para varios tipos de roca. consolidados, el núcleo no debe ser transportado hasta que no esté completamente congelado, porque2.4.2 Roca Consolidada la congelación parcial puede causar daños estructurales en el núcleo (ver 2.5.2.2).Las rocas consolidadas son duras como resultado de Se recomienda llenar la corona circular entre elcimentación. No necesitan tratamiento especial en el cilindro interior desechable o el forro y el núcleo conpozo. La cimentación en rocas es definida como el fluido para sondaje para estabilizar cuando no seproceso de precipitación de materiales que consolidan utiliza epoxi o un material de fijación permanente. Sinalrededor de las superficies del grano sólido. Las embargo, este procedimiento puede alterar larocas pueden describirse como consolidadas, mal saturación de fluido de la roca y sus características deconsolidadas (friable), o no consolidada, dependiendo humectabilidad. Cuando se utiliza epoxi, resina, o ladel grado de compactación y cimentación. Las rocas inyección de espuma, el fluido de perforación debe serconsolidadas comunes incluyen caliza, dolomita, completamente desalojado o drenado de la coronaarenisca y una variedad de cuarzo. circular. El material de moldeo debe ajustarse y encajarse a la superficie del núcleo.2.4.3 Roca No Consolidada 2.4.5 Roca No Consolidada - Aceite ViscosoLas rocas no consolidadas tienen poco cemento, o nolo tienen y son esencialmente sedimentos La dificultad más grande en el manejo de rocas nocompactados. Las rocas mal consolidadas tienen consolidadas que contienen aceite viscoso es lamenos cemento pero no suficiente para endurecerlas. prevención o la minimización de la expansión deEs menor sondear estas rocas utilizando un forro en el núcleo retardada. La expansión es el resultado de lacilindro interior o un cilindro interior desechable (ver lenta emisión de gas desde el aceite viscoso, sin2.2.4). Se debe tener cuidado para prevenir el posibilidad de un drenaje de corto plazo debido a ladesmoronamiento del núcleo. Esto incluye el baja movilidad del gas. La dilatación de la roca puedeasegurar que el núcleo es llevado a la superficie, continuar fácilmente hasta que la fase de gas seextendido suavemente, y preservado de tal manera vuelva continua, y esto puede requerir la expansiónque sobrevivirá el transporte (ver 2.5.2). volumétrica de mas de 6 al 8 por ciento. En los forros, las areniscas de aceite viscoso no consolidadas se2.4.4 Roca No Consolidada - Aceite Liviano y expandirán radialmente para llenar el espacio anularGas desocupado. Una vez el núcleo dilatado esté ajustado en el forro, la emisión adicional de gas puede causarEs crítico preservar núcleos no consolidados que una acción del pistón, causando que el núcleo secontienen aceite liviano de una manera eficiente y salga de los extremos de las secciones del forroapropiada. Se deben evitar los movimientos resultando en sobre-recobros hasta del 5 por ciento.innecesarios del núcleo. Los dos métodos Es tentador sencillamente recortar el núcleo quecomúnmente utilizados para preservar este tipo de sobresale y descartarlo, pero esto debe evitarse. Elroca comprenden métodos ambientales, tales como la material que sobresale se mantiene en el extremo delcongelación o refrigeración y estabilización mecánica forro del cual salió, y las tapas plásticas puedencon epoxi, resina de espuma, etc. El núcleo no ayudar para mantenerlo retenido.consolidado que contiene aceite liviano es susceptible El mejoramiento de la calidad del núcleo en areniscasa pérdidas significativas de fluido durante el manejo de aceite viscoso no consolidadas requiere lasen superficie. Como es el caso con la mayoría de los siguientes consideraciones:tipos de roca, cuando el núcleo ha llegado a lasuperficie, ya ha pasado por un desahogo de esfuerzo a. Proporcionar restricción mecánica a lamecánico debido a la remoción de la sobrecarga de expansión.presión y ha tenido diferentes cantidades de b. Proporcionar un medio para permitir el drenajeexpansión de gas cuando se pierde la presión de del gas.
  • 19. c. Proporcionar resistencia mecánica al núcleo. 2.4.6 Carbonatos "Vuggy"El ítem a comprende el uso de forros que tienen un Los vugs grandes pueden debilitar el material deldiámetro interno ligeramente más grande [1/8 pulgada núcleo y causar dificultades en el recobro. En muchos(3.18 milímetros)] que la broca del núcleo, para reducir casos, el recobro del núcleo es reducido en intervalosla expansión radial. Durante el manejo y la "vuggy" friables. Se pueden utilizar métodospreservación, se deben evitar el doblado del forro, estándares para la preservación de núcleoscalentamiento del núcleo, y exposición prolongada de consolidados en este tipo de roca (ver 2.5).los extremos del forro. La restricción axil ayudará areducir la tendencia a salirse del núcleo. Esta 2.4.7 Evaporadosrestricción puede proporcionarse de diferentesmaneras, incluyendo: Las rocas salinas son por lo general bastante competentes y, excepto por su solubilidad, puedena. Tapas de forro rígidas en lugar de tapas de considerarse rocas consolidadas. El núcleo que caucho, con las tapas engrapadas al forro en contenga sales en secuencias continuas o como diferentes puntos, y aseguradas con abrazaderas rellenos de vugs y fracturas no debe lavarse con agua roscadas . dulce bajo ninguna circunstancia. Como lasb. Cortar segmentos de forro en largos exactos y propiedades físicas de las rocas salinas pueden ser colocarlos en una caja para núcleos fuerte para alteradas por pequeños cambios en el contenido de que los extremos de la caja proporcionen una humedad, los núcleos que contienen sales deben restricción axil. Alternativamente, los núcleos limpiarse inmediatamente hasta lograr un estado seco pueden ser acuñados en las cajas con tablas de y preservarse. El transporte y el almacenamiento de madera cortadas. núcleos que contienen sales siempre debe realizarsec. También se pueden utilizar técnicas especiales manteniendo la naturaleza soluble del material en de manejo trazados por diferentes operadores, cuestión. Los núcleos de evaporados, anhídridos, incluyendo cilindros de almacenamiento yeso y calcita no presentan problemas especiales de especiales o métodos de retención axil. manejo.El gas es emitido del aceite viscoso lentamente, y 2.4.8 Roca Fracturadacontinuará durante meses. Se recomienda el uso deforros pre-perforados en todas las áreas para reducir Muchas rocas de yacimientos son naturalmenteel recorrido del flujo de gas y eliminar los efectos de fracturadas. Se recomienda el uso de cilindrospistón. Los orificios pre-perforados [1/8 pulgada (3.18 interiores desechables o forros de aluminio o fibra demilímetros) en diámetro] deben espaciarse a menos vidrio para el sondaje de roca fracturada (ver 1.6 ydel radio del forro. No se recomienda el perforado 2.2.4). Un núcleo orientado puede ser útil paraposterior de los forros como alternativa aceptable determinar la dirección de fractura y la dirección deporque esto prolonga el manejo del núcleo y puede esfuerzo in situ (ver 1.6 y 2.2.4).resultar en daños. Si es necesario, el forro y lossegmentos del núcleo pueden colocarse en cilindros y 2.4.9 Rocas Ricas en Minerales de Arcillapueden volverse a presurizar con un gas inerte (N2)para demorar o parar la emisión de gas, y para evitar Puede haber minerales de arcilla en pequeñasoxidación. cantidades en las rocas, y a pesar de esto tener unLa congelación de núcleos de aceite viscoso no impacto profundo sobre las propiedades de las rocas.consolidados puede ser necesaria, aunque en Algunas de las principales preocupaciones en lasgeneral, la congelación no se entiende muy bien. La rocas que contienen minerales de arcilla incluyen:congelación tiene los siguientes efectos: a) reducciónde la velocidad de emisión y el volumen de gas, b) a. La presencia de esmectita (un mineral de arcillaaumento de viscosidad del aceite lo cual restringe la que se dilata), aunque en muy pequeñasexpansión, y c) congelación del agua intersticial lo cantidades (1 por ciento), tiene importancia en elcual da al núcleo algo de esfuerzo mecánico para manejo de núcleos por el potencial de dilatación,restringir la expansión y las fracturas. Como el agua la alta capacidad de intercambio de cationes, y elde poros es por lo general salina, se tendrá que potencial de succión osmótica.reducir la temperatura a menos de -40ºF (-40ºC) para b. Los minerales de arcilla intersticiales pueden serasegurar todos los beneficios mecánicos (ver 2.5.2.2). movilizados físicamente por cambios enEl manejo de núcleos durante transporte y contenido de fluido, química, o alteraciónalmacenamiento para materiales no consolidados que mecánica, resultando en el bloqueo de seccionescontienen aceite viscoso debe mantener la restricción de paso o cambios en las características demecánica y baja temperatura. Cuando se preparan humectabilidad de la superficie de los poros usecciones de núcleo para análisis, se debe permitir otros cambios físicos.que la temperatura se aumente lentamente, para que c. Los minerales de arcilla en contacto con susel gas emitido se pueda disipar. Se debe mantener la fluidos naturales están el equilibriorestricción mecánica totalmente hasta que se equilibre termodinámico, y la exposición a otros fluidosel núcleo, un proceso que puede demorarse semanas alterará esto resultando en cambios en lapor la alta viscosidad del aceite y la baja actividad de minerales de arcilla, cationespermeabilidad relativa. intercambiables, y cambios consecuentes en comportamiento mecánico y de flujo.
  • 20. d. Los esquistos y areniscas esmécticos pueden donde el cambio porcentual en saturación puede ser dilatarse cuando se remueve el esfuerzo mucho más grande para el mismo volumen de fluido restrictivo si hay agua libre, aun si el agua libre evaporado. El periodo de tiempo antes de proteger el tiene propiedades idénticas a los fluidos núcleo de evaporación es crítico para estas muestras. intersticiales. La presencia de minerales de arcilla puede causar daños por evaporación irreversible en algunasLos fluidos sobrantes o el lodo debe limpiarse muestras (ver 2.4.9).inmediatamente de los núcleos de materialesesmécticos y los materiales ricos en minerales de 2.4.12 Carbónarcilla, seguido por una preservación inmediata (ver2.5.2). El contenido de gas, el comportamiento de sorción del gas, la permeabilidad, permeabilidad relativa, análisis2.4.10 Esquisto de clivajes y fracturas, composición del núcleo, y comportamiento mecánico in situ son los principalesAdemás de la recomendación para las rocas que intereses en el análisis de carbón para la produccióncontienen minerales de arcilla (ver 2.4.9), existen de metano en estratos de carbón. Se pueden realizarasuntos especiales relacionados al manejo de estudios de desorción de gas en el pozo con cajas deesquistos altamente rajadizos. Estos materiales desorción. Los procedimientos para el manejo detienen planos de rajadura de baja resistencia que núcleos de carbón deben incluir instrucciones parapueden partirse espontáneamente, aun si se maneja estos estudios especiales. Se han utilizadoel núcleo con mucho cuidado. Una vez un núcleo de sacanúcleos recobrados por wireline, sacanúcleos conesquisto rajadizo se haya partido, puede ser imposible cilindros interiores desechables o forros, y losobtener muestras lo suficientemente grandes para un sacanúcleos retenidos a presión para cortar núcleosanálisis de núcleo. de carbón.Se recomienda que los núcleos de esquisto rajadizo El contenido de gas y la velocidad de desorción dese manejen de la siguiente manera: gas son medidos comúnmente con métodos de desorción utilizando núcleos convencionales, núcleosa. Evite el manejo o el movimiento excesivo del de paredes laterales mecánicamente perforados, núcleo. núcleos continuos recobrados por wireline, o recortesb. Remueva el agua sobrante. de perforación. Los segmentos de carbón sonc. Preserve inmediatamente para parar la sellados en una caja y conservados isotérmicamente desecación. mientras se mide el volumen de gas emitido de lad. Se pueden envolver los segmentos del núcleo muestra. La medición del contenido de gas por perpendiculares a los planos rajadizos con cinta desorción de caja requiere un estimado del volumen de enmascarar o de fibra de vidrio para reducir la de gas perdido mientras se lleva el núcleo a la partición adicional. Alternativamente, se pueden superficie y antes de sellar las muestras en la caja. utilizar plásticos que se encogen con el calor. Se debe normalizar el contenido de gas a una base material libre de minerales . Como el gas emitido noLos esquistos tienen baja permeabilidad y la lenta va a ser 100 por ciento metano, se debe analizar latransferencia interna de humedad ocurrirá composición del gas.inevitablemente entre los estratos de diferente La tecnología de núcleos retenidos a presión, la cualmineralogía y textura durante el almacenamiento de no requiere un estimado de gas perdido, ofrece unlargo plazo. Si el núcleo está totalmente sin restringir, medio más exacto para determinar el contenido totalesto puede resultar en una partición demorada aun sin de gas in situ de un estrato de carbón. El volumen dedesecación o manejo. Los esquistos rajadizos son gas emitido del núcleo de carbón en el cilindro deexcepcionalmente sensibles a los cambios en presión se mide como función de tiempo, temperatura,temperatura, y deben mantenerse en una temperatura y presión. Si se utilizan métodos de retención aconstante durante el transporte y almacenamiento. presión para el sondaje de carbón, se incorpora unNo se debe permitir la congelación de esquistos detector especial de temperatura interna, y no se llevaporque esto resulta en microfisuras masivas y un a cabo la purga de fluidos (ver 2.2.5). En unmovimiento de la humedad interna. procedimiento, se lleva todo el cilindro retenido aLos esquistos de aceite con volúmenes químicos presión nuevamente a la temperatura del fondo de laorgánicos de mas del 20 por ciento son sensibles a la perforación y se permite que este se equilibre durantetemperatura y la oxidación y deben ser preservados varios días antes de permitir que la presión se disipe ycon particular velocidad si se requiere un análisis se desarme el aparato. Durante la fase de disipacióndetallado. Los esquistos de aceite más fuertes de temperatura y presión, los cambios deben sersoportados por matrices son típicamente más graduales para minimizar tanto la magnitud de lacuarzosos y con volúmenes químicos orgánicos de gradiente de presión como la gradiente demenos del 20 por ciento y en general no requieren un temperatura. La primera puede causar que el carbónmanejo especial. se fracture internamente, mientras un enfriamiento rápido puede causar la abertura de grietas tractivas en2.4.11 Roca de Baja Permeabilidad la parte exterior del núcleo de carbón. Estas pueden afectar tanto la permeabilidad como elLa evaporación de fluidos, un problema en todos los comportamiento mecánico. Alternativamente, elmateriales de núcleos, es una dificultad especial en núcleo de carbón retenido a presión puede ser cortadolos núcleos de baja permeabilidad y de baja porosidad en secciones de un pie de largo y colocado en cajas
  • 21. de desorción para la medición del contenido de gas y de realizar pruebas en el pozo. Si las muestras della velocidad de desorción de gas. núcleo han de utilizarse para determinar la saturaciónSe debe manejar el núcleo de carbón con cuidado en de fluidos o para un análisis de núcleos especial, esel pozo por su naturaleza heterogénea, y porque el necesario preservarlas para su transporte almetano encontrado en los pequeños poros dentro del laboratorio. Se debe evitar la evaporación y lanúcleo está bajo presión. Un tratamiento negligente, migración de fluidos como también la oxidación dentroel doblado del forro, o un golpe fuerte en el de la muestra para obtener un análisis de núcleossacanúcleos puede causar la fragmentación del confiable. Un objetivo adicional del programa denúcleo, convirtiendo el núcleo en algo inútil para el preservación es el de prevenir la rotura de los núcleosanálisis. La presión de gas interna puede aumentar durante su envío y almacenamiento. El núcleoesta tendencia de deteriorarse, y se requiere tiempo consolidado puede ser lo suficientemente durable parapara permitir la disipación de gas. Los fluidos de no requerir procedimientos especiales de manejo. Sinsondaje que están en contacto con el carbón para embargo, se debe tener cuidado especial con rocaspruebas mecánicas o del flujo de fluido no deben no consolidadas fracturadas, etc. (ver 2.4).contener materiales capaces de alterar la estructura No se recomienda el uso de frascos de vidriodel carbón. desprotegidos, plásticos fácilmente deformables (si noEl carbón fresco se oxida cuando es expuesto al aire, son estabilizados apropiadamente), cartones,potencialmente cambiando sus propiedades de recipientes no rígidos, y latas herméticas parasuperficie y sus características de sorción. Se debe propósitos de preservación de núcleos.minimizar el tiempo de exposición al aire, y el manejoespecial puede incluir cajas para recibir segmentos de 2.5.2 Métodos de Preservación de Núcleosnúcleo de carbón, seguido por la purga de los cilindroscon un gas inerte o metano. No existe un método de preservación mejor que otro.Se deben utilizar lapiceros amarillos o pintura para La experiencia puede ayudar a determinar el métodomarcar la superficie de las longitudes del núcleo. mas satisfactorio para el tipo de roca en cuestión. LaComo es el caso con cualquier otro núcleo, se elección del método dependerá de la composición,aconseja la preservación de humedad y la grado de consolidación, y las características distintivasminimización de tiempo de exposición. No se de la roca. Por lo tanto, el uso general de un métodorecomienda la congelación del núcleo de carbón, ni se específico de preservación no aplicará para todos losconsidera necesaria. tipos de roca. Las técnicas requeridas para preservar núcleos para pruebas pueden depender de la cantidad2.4.13 Diatomita de tiempo de transporte, almacenamiento, y la naturaleza de la prueba a realizar. Alguna variaciónLas diatomitas son por lo general rocas de alta en el método de preservación puede depender delporosidad y baja permeabilidad compuestas de fases análisis local de los núcleos o si deben ser preparadosde cuarzo opalino con cantidades variables de para envíos de larga distancia. Los métodosmaterial detrítico. Las diatomitas son sondeadas con preferidos para preservar núcleos para análisis decilindros interiores desechables o forros (ver 2.2.4). laboratorio incluyen uno o mas de los siguientes:La diatomita puede ser preservado por mediosambientales, envoltura, etc. No se recomienda la a. Estabilización mecánica.congelación de diatomita. Se debe controlar la b. Preservación ambientalmente controladatemperatura para mantener una temperatura utilizando refrigeración, humedad regulada, oconstante de 35 a 40ºF (1.67 a 4.44ºC) durante las congelación, si es necesario (ver 2.5.2.2).operaciones en el pozo y de transporte. c. Laminados de plásticos sellados a calor. d. Bolsas plásticas.2.5 PRESERVACIÓN DE NÚCLEOS PARA e. Baños y revestimientos. ANÁLISIS f. Sellado en cilindros interiores desechables, forros, y tubos.2.5.1 Generalidades g. Frascos anaeróbicos.La preservación de un núcleo es un intento para 2.5.2.1 Estabilización Mecánicamantenerlo, antes de su análisis, en la mismacondición que existió en el momento de su remoción Todos los tipos de roca deben ser estabilizadosdel sacanúcleos. En el proceso de cortar un núcleo, mecánicamente antes de enviarlos al laboratorio.recobrarlo, y llevarlo a la superficie, el contenido de Esto es particularmente cierto para rocas nofluido de la roca es alterada por los cambios consolidadas (ver 2.4.4 y 2.4.5). El núcleo que hainevitables en presión, temperatura, etc. los métodos sido cortado utilizando cilindros interiores con forrosde núcleos retenidos a presión intentan minimizar plásticos, de fibra de vidrio, o de aluminio oestos efectos (ver 2.2.5). Las prácticas negligentes o desechables puede ser encapsulado utilizando resina,incorrectas en el manejo y la preservación causan cera, o espuma para llenar el espacio anular entre elalteraciones adicionales en el núcleo y sus fluidos, así núcleo y la manga. La resina tiene una viscosidadproduciendo un núcleo aun menos representativo de baja y llenará las fracturas finas. Sin embargo, estala formación. es vaciada en la corona circular y no está bajo laLa preservación y el empaque de núcleos pueden presión suficiente para desalojar los fluidos de porosvariar dependiendo de las pruebas requeridas, la en la roca y por lo tanto no se impregna en el núcleo.cantidad de tiempo antes de pruebas, y la posibilidad
  • 22. La estabilización mecánica para núcleos bien sensibles a la humedad y/o agua químicamenteconsolidados también puede ser tan sencillo como es confinado en los minerales (ver 2.4.9).envolver el núcleo en una envoltura de burbujas uotros materiales acolchados adecuados. Todo el 2.5.2.3 Laminados Plásticos Sellados a Calormaterial del núcleo debe considerarse frágil y debe sermanejado con cuidado (ver 2.3.2). Se debe tener Existen diferentes laminados plásticos que se puedencuidado para evitar la alteración de núcleos mal sellar a calor. Se puede utilizar papel aluminio o Mylarconsolidados o fracturados antes de la estabilización para agregar rigidez al laminado. El empaquemecánica. laminado de preservación de núcleos debe actuar como una barrera impenetrable al vapor de agua y2.5.2.2 Preservación Ambiental gases, y debe ser resistente a la alteración química y degradación por fluidos. Los laminados son fáciles deEl control de las condiciones ambientales a las cuales usar y el proceso de preservación puede ser realizadoel núcleo es sometido por refrigeración o manteniendo rápidamente. Se debe tener cuidado para evitarun ambiente húmedo pueden ayudar a preservar el desgarres o perforaciones en el laminado. Senúcleo (consultar la información sobre la preparación requiere una superficie limpia y plana para alisar elde núcleos en la Sección 3). La refrigeración de laminado antes de sellar. Todo el núcleo debe sernúcleos se usa principalmente para minimizar la envuelto previamente y pegado con un plásticoevaporación de fluido y para proporcionar una durable u otro material para tapar los extremos delestabilización mecánica. Esta técnica es útil para núcleo y los bordes afilados. Se debe marcar elevitar que el núcleo se seque. Sin embargo, su segmento empacado con la información del pozo y laeficacia está sujeta al tipo de fluido de sondaje y las profundidad.propiedades de la roca y el fluido del yacimiento. El proceso de sellado a calor es crítico para el éxito deCuando se refrigera el núcleo, sigue siendo necesario este método de preservación. El sellador a calor debeestabilizar la roca mecánicamente para transportarlo fijarse en la temperatura apropiada de acuerdo con lasal laboratorio (ver 2.5.2.1). especificaciones del fabricante para obtener unLos núcleos preservados por congelación deben ser sellado efectivo. Cualquier discontinuidad en elcongelados aplicando hielo seco, nitrógeno líquido, o sellado anulará las propiedades barreras del material.colocándolos dentro de una unidad congeladora Existen algunos laminados en forma tubular queeléctrica. La congelación puede resultar en la requieren el sellado de dos extremos en lugar demigración o la difusión de fluidos dentro de la cuatro. El espacio de la parte superior en el paqueteestructura del núcleo o la rotura del núcleo. La de preservación debe ser minimizado. Sin embargo,congelación puede causar pérdidas significativas por se debe utilizar suficiente material para prevenir elevaporación a través de la sublimación. Los núcleos debilitamiento si el paquete va a ser abierto y selladono consolidados que han sido congelados pueden ser nuevamente. En algunos casos, puede serempacados con una salmuera congelada de 1/4 aconsejable evacuar el espacio de gas donde lapulgada (6.35 mm) de grosor (capa de hielo pérdida de hidrocarburos livianos no es problema. Unsuperficial) para reducir el proceso de sublimación. gas inerte tal como el nitrógeno puede cobijar la rocaEsta medida es crítica si se utiliza la congelación para para minimizar la oxidación. Cuando el material delalmacenamiento de largo plazo. Pueden ocurrir núcleo se desgasifica, el paquete del laminado sedaños estructurales en el núcleo si este se deshidrata inflará. Esto no presentará ningún problema si elmientras está congelado. paquete está sellado apropiadamente. Si esLa práctica de congelar el núcleo es la mas común necesario, se puede tomar muestras del gas emitidopara rocas no consolidadas (ver 2.4.4 y 2.4.5). Se directamente con una jeringa de gas estándar y luegodesconoce el efecto completo de congelación sobre se vuelve a sellar el paquete. El paquete delas propiedades petrofísicas del núcleo. La preservación debe ser marcado y mecánicamentecongelación de un núcleo consolidado con agua estabilizado para su envío (ver 2.5.2.1). No se debeintersticial no se entiende muy bien. La expansión de someter el paquete de preservación a temperaturaslos cristales de hielo puede causar daños extremas en ningún momento.estructurales irreversibles al núcleo. La congelaciónpuede afectar las propiedades de la roca purgada con 2.5.2.4 Bolsas Plásticasagua dulce mas que aquellas purgadas con el líquidosalino filtrado de perforación. Estos efectos se Se recomiendan bolsas plásticas únicamente para ladisminuirán con la reducción de la saturación de agua. preservación de corto plazo. Las muestras de núcleosSi es necesario permitir que el núcleo se caliente a la deben tener un espacio mínimo de aire entre el núcleotemperatura ambiente antes de pruebas, se debe y las paredes de la bolsa. La parte sobrante de laprevenir la condensación de la humedad de la bolsa puede ser doblada contra la pared del núcleo yatmósfera en la superficie del núcleo. El deshielo del pegada con cinta para asegurar un encaje ajustado.núcleo puede causar alguna redistribución de los Como siempre, se deben seguir los procedimientos defluidos dentro de la matriz del núcleo. marcado claro y estabilización apropiada.La saturación de fluido y las propiedades (minerales)del yacimiento también pueden ser preservadas 2.5.2.5 Baños y Revestimientoscontrolando la humedad relativa del ambiente delnúcleo con hornos especialmente diseñados. Esta Se utilizan baños y revestimientos cuando los núcleostécnica tiene una aplicabilidad muy amplia y es mas van a ser probados después de pocas horas o días yefectiva con rocas que contienen minerales de arcilla cuando el material va a ser transportada por largas
  • 23. distancias. También pueden utilizarse con laminados baja cuando se derrita. Los puntos de fusiónplásticos para agregar integridad mecánica. mas altos son aceptables si se minimiza el tiempo de exposición al baño.CUIDADO: Los núcleos nunca deben ser bañados e. Cuando se remueva del calor y se exponga adirectamente con cera derretida o material plástico condiciones ambiente, este debe estar seco y sederretido. debe acomodar "tack-free" dentro 5 a 15 segundos.Todo el núcleo debe ser previamente envuelto en un f. Cuando se asiente, este debe ser duro perolaminado o una película plástica sellado a calor y manejable, ligeramente elástico pero con buenpapel aluminio antes de bañarse. Todos los resistencia a la tracción, y no debe derretirse asegmentos del núcleo deben ser marcados con la temperaturas por debajo de 180ºF (82.2ºC).información del pozo y la profundidad. El propósito dela envoltura de la película plástica es de prevenir el Como con todos los métodos de preservación decontacto del núcleo y los fluidos de poros con la núcleos utilizados actualmente, la eficacia de largoenvoltura exterior de papel aluminio. Tal contacto plazo de baños y revestimientos sigue siendo incierta.puede causar oxidación del papel aluminio y lapérdida de sus propiedades de barrera de humedad y 2.5.2.6 Cilindros Interiores Desechables, Forrosoxígeno. Se deben seguir los siguientes y Tubos Rígidosprocedimientos con el método de envoltura y baño: Un medio conveniente de preservación de núcleos esa. Prepare una tina de calentamiento para el baño- posible cuando se utilizan cilindros interiores revestimiento varias horas antes de preservar el desechables o forros hechos de plástico, aluminio o núcleo. Observe todas las precauciones de fibra de vidrio (ver 2.2.4). El núcleo puede seguridad. Siga las recomendaciones de manejo preservarse tal como está sellando los extremos del del fabricante del baño. El recalentamiento del cilindro interior o el forro cortado. Esto no se baño puede dañar la eficacia del revestimiento. recomienda como método de preservación de largob. Envuelva el núcleo ajustadamente en una plazo, pero esto permitirá que el núcleo se procese película plástica que se amoldará a la superficie rápidamente y sin equipos especiales. Los orificios en de la roca, arrugando los extremos libres. Se el cilindro interior deben sellarse antes de envío. El aconsejan varias capas de película plástica de núcleo puede transportarse rápidamente al laboratorio alta calidad para prevenir perforaciones. para muestreo y pruebas, y si es necesario, es posiblec. Envuelva el núcleo con varias capas de papel la preservación adicional de los recipientes sellados aluminio, arrugando los extremos libres. Evite la (ver 2.5.2.2). Cuando se utiliza un sacanúcleos perforación de la envoltura de aluminio. convencional, se pueden utilizar tubos de acero,d. Amarre un alambre alrededor del núcleo para aluminio o plástico con acopladores, tapas o sellos de formar una manija. anillo adecuados para preservar el núcleo. Parae. Sumerja la muestra del núcleo envuelto en papel utilizarlos eficazmente, el tubo y las piezas de los aluminio en un material de revestimiento extremos deben ser no reactivos con el núcleo y sus derretido. Una cantidad abundante de fluidos. Los segmentos pueden estabilizarse de revestimiento debe encerrar el núcleo. Se acuerdo con las pautas establecidas en 2.5.2.1 para recomienda un revestimiento de 1/8 a 1/4 minimizar los daños en el envío. pulgada (3.18 a 6.35 mm) de grosor. Esto se logra por medio del uso de múltiples 2.5.2.7 Frasco Anaeróbico sumersiones, permitiendo que cada revestimiento se endurezca antes de la aplicación de material La inmersión del núcleo en líquido dentro de un frasco adicional. Se recomienda que el revestimiento se anaeróbico puede utilizarse para prevenir la oxidación, deje endurecer suspendiendo el núcleo en el aire evaporación secado durante el manejo del núcleo. El por medio de la manija de alambre. recipiente anaeróbico es un frasco alargado con unaf. La manija de alambre debe cortarse a ras con el tapa sellable, en el cual se puede introducir un líquido revestimiento. El baño adicional debe aplicarse y se puede remover el oxígeno libre. El líquido de al extremo del alambre para eliminar un camino inmersión debe ser compatible con los fluidos del para oxidación o evaporación. núcleo y de poros, y debe ser capaz de mantener la humectabilidad actual de la muestra (ver 2.6).El material de revestimiento debe tener las siguientes Típicamente, los siguientes fluidos son utilizados parapropiedades: inmersión:a. Debe ser dimensionalmente estable durante a. Salmuera de formación desoxigenada o salmuera largos periodos de tiempo. de formación sintética con insecticida.b. No debe reaccionar con aceite o agua y no debe b. Crudo. contener ácidos, aceites, solventes u otros c. Aceite mineral refinado despolarizado. líquidos que puedan exudar cuando se asiente.c. La permeabilidad a gases, aceites y agua debe Como siempre, siga todas las precauciones de ser baja cuando se asiente. seguridad cuando se utilicen frascos anaeróbicos parad. Debe tener un bajo punto de fusión, la preservación de muestras de un yacimiento. preferiblemente debajo de 200ºF (93.3ºC) máximo y debe tener una viscosidad bastante
  • 24. 2.6 RECOMENDACIONES PARA EL MANEJO El objetivo fundamental de análisis de núcleos es el deDE NÚCLEOS PARA PRESERVAR LA obtener datos representativos de las propiedades deHUMECTABILIDAD rocas en yacimientos in situ. El sondaje, el manejo y la preservación deben realizarse de tal manera paraUna alteración de humectabilidad puede ocurrir prevenir tanto la pérdida de fluidos intersticiales comodurante el sondaje, el tratamiento de núcleos en el también la contaminación con fluidos extraños. No sepozo, o durante el periodo de almacenamiento antes debe lavar el núcleo con agua o aceites antes de lade realizar las mediciones en el laboratorio. Aquí solo preservación. Se deben adoptar procedimientoshablamos de tratamiento en el pozo, aunque las apropiados de sondaje y manejo para obtener datosmedidas recomendadas únicamente pueden ser de laboratorio significativos. Una alteración de la rocaexitosas para preservar la humectabilidad si se toman puede ocurrir durante el sondaje, manejo,las precauciones adecuadas en cada paso del preservación, muestreo, y preparación antes o duranteproceso de recobro y análisis de núcleos. el análisis. Para una determinación confiable delLa validez de muchas pruebas de laboratorio depende contenido del fluido de los núcleos, se debe diseñardel mantenimiento o el restablecimiento de un procedimiento uniforme para el manejo y lacondiciones de humectación del yacimiento. Sin preservación. Se debe resaltar que un programaembargo, muy rara vez hay un punto de referencia apropiadamente diseñado será para el beneficio noinicial para definir la humectabilidad in situ. Las solo del usuario actual, sino también los usuariosprácticas recomendadas aquí pretenden proporcionar futuros del material del núcleo. Las siguientes sonmedidas de humectabilidad tan pronto sea posible algunas precauciones para el manejo y el empaque dedespués de la remoción del núcleo de la formación muestras:para que se pueda establecer un punto de referenciapara la humectabilidad. Los núcleos no deben ser a. Todos los núcleos deben ser preservados tanexpuestos al aire por mas tiempo del necesario. pronto sea posible después de su remoción delLas pruebas de humectabilidad deben realizarse en el sacanúcleos. Aún después de la preservación,campo. Una simple observación de la imbibición de las muestras no deben ser expuestas agotas de agua y aceite colocadas sobre la superficie condiciones extremas. Se desconoce la eficaciadel núcleo debe registrarse rutinariamente. En a largo plazo de los materiales de preservaciónmuchos casos, este será el alcance de las pruebas de de núcleos que se utilizan actualmente. Se debehumectabilidad en el campo, pero se pueden iniciar utilizar un material probado y confiable si elpruebas mucho mas completas en el campo también. núcleo va a ser almacenado durante largosSe requerirán algunas instalaciones especiales, periodos.incluyendo: b. Siempre hay que minimizar el espacio sobrante de gas en los recipientes de preservación dea. La capacidad de cortar tapones de núcleos de los núcleos para prevenir pérdidas por evaporación núcleos enteros recién recobrados. Cualquier durante el almacenamiento del núcleo. Este demora para cortar los tapones de núcleo procedimiento también minimizará las pérdidas permite que la capilaridad y la difusión por condensación en la superficie interior del distribuyan componentes activas de fluido de recipiente y ayudará a prevenir la rotura de perforación a las porciones del núcleo que no muestras mas sueltamente consolidadas durante han sido invadidas. Se debe utilizar una el envío. salmuera sintética o un aceite de laboratorio c. Para minimizar la pérdida de fluidos, el núcleo no refinado como fluido reductor debe entrar en contacto con telas, papel, ni otrosb. Se necesitan portanúcleos y equipos de purga de materiales secos con vasos capilares finos. núcleos para permitir la purga de tapones. d. No bañe ni cubra el núcleo directamente con Puede ser posible evitar daños causados por una ningún fluido. fase de aceite inestable (en donde se depositan e. Siga instrucciones estrictas de manejo para el asfaltenos o parafinas debido a cambios en procesamiento y la preservación de núcleos no presión y temperatura) si la fase de aceite es consolidados (ver 2.2.4 y 2.5). rápidamente reemplazada por un aceite estable, f. No preserve una roca no consolidada u otro tipo no dañino. de roca en el mismo recipiente que una roca dec. También se necesitan instalaciones para pruebas litología muy diferente. Esto minimizará el de imbibición porque las pruebas de velocidad y potencial de daños mecánicos en muestras alcance de imbibición son las mejores débiles. indicadores de humectabilidad en medios g. En el caso que algún núcleo sea expuesto a porosos. condiciones severas de manejo o al lavado, esto debe quedar registrado. Todos los datosLos requerimientos para mantener la humectabilidad pertinentes deben acompañar al núcleo (vervariarán de un yacimiento a otro y tendrán que ser Figuras 2-2 y 2-3).determinados experimentalmente hasta cierto grado. h. Marque cada recipiente de preservación deSe indican los métodos adecuados de preservación de manera apropiada. En los casos dondenúcleos para controlar la pérdida de fluidos en 2.5.2. confidencialidad sea un problema, estos datos deben ser codificados con números e indicados2.7 PRECAUCIONES en una lista maestra. i. Se recomienda tener presente a un2.7.1 Generalidades representante de la empresa que tenga
  • 25. conocimiento del manejo y la preservación durante la operación de sondaje. Si esto no es posible, se deben dar instrucciones escritas explícitas al representante de la empresa de servicios responsable de esta actividad. En el momento de llegar al laboratorio, los núcleos deben permanecer en estado de preservación hasta que estén listos para análisis.j. SE DEBEN SEGUIR TODOS LOS REGLAMENTOS DE SEGURIDAD APLICABLES EN EL MANEJO DE EQUIPOS DE SONDAJE Y MATERIALES DE SONDAJE. El personal del pozo debe tener la protección necesaria contra la exposición a materiales peligrosos utilizando ropa de trabajo, guantes, lentes protectoras, etc. También se recomiendan cascos, zapatos de punta de acero, y protección para los oídos. Cuando hay gases tóxicos presentes tal como el sulfuro de hidrógeno, debe haber aparatos personales de respiración. Se requiere un entrenamiento de seguridad para todos los trabajadores del campo antes de manejar equipos de sondaje, equipos de procesamiento, maquinaria, y material de núcleos.
  • 26. CONTENIDO1 SELECCIÓN DE NÚCLEOS Y PREPARACIÓN DE NÚCLEOS 3-1 3.1 Generalidades 3-1 3.2 Descripción de Núcleos 3-1 3.3 Registros Gamma de Núcleos y Registros Gamma Espectral de Núcleos 3-2 3.4 Formación de Imágenes de Núcleos 3-2 3.5 Muestreo de Núcleos y Preparación de Núcleos (Análisis Básico de Núcleos) 3-4 3.6 Limpieza de Núcleos 3-5 3.7 Secado 3-7 3.8 Preservación de Muestras 3-7Tablas 3-1 Solventes Seleccionados y Su Uso 3-6 3-2 Métodos de Secado de Muestras de Núcleos 3-7
  • 27. Prácticas Recomendadas para el Análisis de Núcleos3 Selección de Núcleos y Preparación de productos químicos hasta que se hayan Núcleos terminado las pruebas sobre el núcleo preservado.3.1 GENERALIDADES b. Elija un formato apropiado para el registro. El objetivo de un formato para registro debe ser elLas recomendaciones incluidas en este documento de representar el núcleo con precisión. Cuandopueden comprender el uso de materiales, se describe el núcleo, es importante recolectar yoperaciones, y equipos peligrosos. Este documento registrar los datos de manera sistemática.no trata todos los problemas de seguridad asociadoscon su uso. Es la responsabilidad del usuario el 3.2.4 Procedimientosestablecer prácticas apropiadas de seguridad y saludantes de usarlos y el cumplir con todos los Se deben utilizar los siguientes procedimientos:requerimientos reglamentarios aplicables con respectoal uso y la eliminación de los materiales y equipos. a. Extienda el núcleo a analizar sobre una mesa de observación.3.2 DESCRIPCIÓN DE NÚCLEOS b. Revise la cantidad de núcleo con el informe de sondaje y asegúrese que no se ha perdido3.2.1 Fundamento material del núcleo durante el transporte. Anote cualquier daño o alternación al núcleo durante elEl propósito de la inspección y la descripción de manejo y transporte en el campo.núcleos es el reconocimiento de características c. Revise la numeración y el orden de las cajas olitológicas, deposicionales, estructurales, y recipientes contra la profundidad acumulativa.diagenéticas de núcleos enteros o tajados. Las d. Revise la continuidad y la orientación del núcleodescripciones cualitativas y cuantitativas de núcleos con respecto a la parte superior del núcleo. Si elproporcionan la base para el muestreo regular del núcleo ha sido marcado de acuerdo con 2.2.3, laanálisis de núcleos, análisis de facies, y otros estudios parte superior del núcleo está apuntando haciade yacimientos tales como la calidad del yacimiento y arriba cuando la marca roja está al lado derecho.análisis de núcleos suplementarios. Una descripción e. Revise el orden de los segmentos del núcleo enproporciona un registro accesible del núcleo. las cajas. Busque "roturas" que hacen juego o las marcas de una pieza a la siguiente y de una3.2.2 Aparatos y Suministros caja a la siguiente. f. Mida y marque la longitud en pies en cada caja.Se recomiendan los siguientes equipos para uso en Marque el núcleo hasta la última 1/2 pulgada (1las descripciones estándar del núcleo: centímetro). g. Si hay registros de rayos gamma del pozoa. Formulario de registro para la recolección disponibles, se debe hacer una comparación con sistemática de datos. los registros de los rayos gama del núcleo (verb. Microscopio o lupa de mano. 3.3) para verificar que las profundidades dec. Regla para la medición de longitud. intervalos sondeados sean consistentes con lasd. Regla para el tamaño de grano. profundidades del registro de pozo.e. Productos químicos apropiados tales como: h. Evalúe toda la secuencia sondeada antes de 1. Agua o salmuera para mejorar la visibilidad comenzar. Busque características distintivas de estructuras geológicas. tales como unidades, contactos, marcadores 2. Ácido HCl diluido para identificar minerales únicos (e.g., bentonita, carbon). carbónicos. i. Registre las características principales tales 3. Alizarina roja para diferenciar calcita y como los siguientes utilizando nomenclatura y dolomita. abreviaturas estandarizadas (ver Sección 8): 4. Solventes de hidrocarburos para facilitar la 1. Litología del núcleo (esquisto, arenisca, detección de la fluorescencia de aceite bajo caliza, etc.) luces ultravioletas. 2. Color.f. Registro de sondaje, informe de perforación, 3. Estratificación (grosor, contactos de los registros de lodo, información del pozo sobre estratos, marcadores de erosión). núcleos perdidos. 4. Estructuras sedimentarias obvias.g. Registro gamma de núcleos. 5. Textura (tamaño de grano,h. Luz ultravioleta. angulosidad/redondez y distribución). 6. Composición (granos, cemento, fósiles).3.2.3 Precauciones 7. Tipos de porosidad. 8. Características diagenéticas y tectónicas.Se deben observar las siguientes precauciones: 9. Anote la cualquier mancha de aceite y fluorescencia relacionada.a. Si las muestras que van a ser descritas han sido j. Minimice las descripciones centímetro-por- preservadas para pruebas especiales, se debe centímetro. Algunas características de escala evitar la exposición de las muestras al aire y a fina pueden ser importantes y deben registrarse.
  • 28. k. Registre las rocas que no sean del yacimiento, b. Registre la respuesta de rayos gamma del núcleo e.g., rocas de lodo, además de las posibles de abajo hacia arriba. Esto cumple con la secuencias provechosas. Los cambios sutiles secuencia utilizada en los registros de pozo. en litología pueden asistir en la correlación entre c. El perfil de rayos gamma de los núcleos debe los registros de núcleo y pozo y la definición de realizarse uniformemente, sin interrupción, en el zonificación pertinente. orden correcto y con espacios entre las roturasl. Registre la información de fractura tal como de núcleo armadas. ancho, extensión, densidad, orientación de d. Registre una sección repetida cerca de la parte fractura si el núcleo está orientado, y la presencia inferior del núcleo para establecer la de cimentación o lodo. Donde sea posible, reproducibilidad de la medida. diferencie entre las fracturas naturales y aquellas inducidas por el sondaje. 3.3.4 Ventajas3.3 REGISTROS DE RAYOS GAMMA DE El perfil de rayos gamma de núcleos es ampliamente NÚCLEOS Y REGISTROS DE RAYOS disponible y es utilizado en la práctica general para GAMMA ESPECTRALES DE NÚCLEOS correlacionar la profundidad del núcleo con la profundidad del registro. El aparato de rayos gamma3.3.1 Fundamento espectrales diferenciará las concentraciones de uranio, torio y potasio y puede utilizarse paraLos emisores de rayos gamma que ocurren identificar y diferenciar el esquisto, particularmente ennaturalmente (hijas radiogénicas de uranio y torio los núcleos de arenisca con grandes cantidades dejunto con potasio-40) dan una respuesta de rayos feldespato y mica de potasio.gamma medible que puede registrarse conprofundidad. Si este registro medido en la superficie 3.3.5 Limitacionesse compara con las lecturas de rayos gamma tomadasde un registro de rayos gama en el pozo, los Esta técnica no es capaz de detectar la baja actividadresultados pueden ser utilizados frecuentemente para de rayos gamma y puede sufrir de interferenciasajustar la profundidad del núcleo para coincidir con las significativas de fondo. El análisis de muestras para laprofundidades de perfil del pozo-abierto y para respuesta de rayos gamma espectrales requiere unidentificar las zonas donde se han perdido partes del registro mas lento que aquel utilizado para determinarnúcleo. la respuesta total de rayos gamma.3.3.2 Aparatos 3.3.6 CalibraciónEl aparato recomendado consiste de un transportador El aparato debe ser calibrado antes de evaluar elpara un núcleo en movimiento, blindaje de plomo para material de núcleos. Las calibraciones son sensiblesreducir la radiación gamma del medio ambiente, y los al tamaño del núcleo y el alcance de energía de rayosdetectores de rayos gama adecuados. Un sistema gamma. La calibración debe ser realizada midiendo ladetector típico consiste de un cristal de escintilación respuesta de rayos gamma a los tubos de calibraciónblindado junto con un fotomultiplicador. El cristal de que contienen muestras puras de los elementos deescintilación normalmente es yoduro de sodio interés. El aparato de rayos gamma total requiere unrevestido con talio [NaI(Tl)]. Otros cristales de tubo de calibración que contiene potasio (K-40), uranioescintilación incluyen yoduro de cesio (CsI) y (U-238), y torio (T-232) de actividades conocidas. Elgermanio de bismuto (BiGeO). procedimiento de calibración para la unidad de rayosSe procesan las señales de los detectores y los gamma espectrales requiere los mismos elementoseventos de rayos gamma son clasificados por energía pero en tubos individuales. Un tubo de calibración eny contados. Las unidades estándar de rayos gamma blanco debe ser medido para asegurar que unadeben proporcionar cuentas totales de rayos gamma cantidad mínima de rayos gamma de fondo estánen unidades APIU. Con las unidades de rayos interfiriendo con el aparato. La velocidad delgamma espectrales, estas cuentas son convertidas en transportador debe ser lo suficientemente lenta paraconcentraciones de potasio, uranio y torio, y unidades proporcionar una relación aceptable de señal al ruidoAPI estándar de registros por rayos gamma. Se de fondo. Una relación de tres veces la raíz cuadradamuestran las señales en una pantalla de computador de la velocidad de conteo mayor que uno eso son ploteadas en formatos de registro y escala de aceptable.pozo para una comparación directa con los registrosde pozo. 3.3.7 Precisión3.3.3 Procedimientos La precisión de la medición varia con la raíz cuadrada de la velocidad de conteo.Se deben utilizar los siguientes procedimientos: 3.4 FORMACIÓN DE IMÁGENES DEa. Ajuste la lectura del aparato registrador para que NÚCLEOS corresponda con la escala utilizada con el registro por rayos gamma del pozo. Una imagen registrada del núcleo es esencial. Este registro proporcionará información que puede utilizarse si la observación del núcleo no es posible.
  • 29. El registro puede incluir imágenes visuales de las incidencia. En orden de definición creciente, estascaracterísticas de la superficie el núcleo utilizando técnicas son: fluoroscopio, radiografía x, y tomografíatécnicas fotográficas, representaciones visuales de las computarizada (exploración CT).estructuras internas del núcleo tales como La utilidad de estos métodos depende de suradiografías, tomografías computarizadas de rayos x, sensibilidad a los contrastes de densidad dentro delimágenes de resonancia magnética, o imágenes núcleo. Consecuentemente, las áreas densas, noacústicas. Todo registro debe incluir información porosas, serán contrastadas contra las áreas porosassobre la profundidad del núcleo junto con una escala o de baja densidad. La alta definición de las variacionesexplicación indicando el margen de intensidad de la de densidad dentro del núcleo requiere medicionesimagen registrada. multi-direccionales o la separación espacial de lasAdemás de las representaciones fotográficas, las áreas contrastadas.técnicas modernas de formación de imágenesproporcionan información cuantificable para el núcleo 3.4.2.2 Fluoroscopioque puede utilizarse como la base para el muestreode rutina de análisis de núcleos, análisis de facies, En esta técnica, se mueve el núcleo a través de unaestudios de la calidad de yacimientos, análisis fuente de rayos x. El haz, atenuado por el núcleo, sesuplementarios de núcleos, e interpretaciones de choca contra una pantalla fluorescente, se intensifica,registros de pozos. y es registrado por una cámara de vídeo. La imagen capturada puede observarse en un monitor,3.4.1 Fotografía registrarse en un cassette de vídeo, y convertirse a un formato digital para un procesamiento y observación3.4.1.1 Fundamento posterior. El producto de esta técnica es una imagen continua por todo el largo del núcleo.El núcleo normalmente es fotografiado bajo la luznatural (5.500 K) o la luz ultravioleta (254-365 nm) Como el núcleo está en movimiento, la resolución dejunto con una escala de colores estándar. Las la imagen que resulta puede ser disminuida. Sinfotografías de luz natural muestran la litología y las embargo, se pueden identificar las variaciones deestructuras sedimentarias y permiten la inspección de densidad, algunas estructuras geológicas, y áreas decaracterísticas específicas registradas en la núcleo perdido dentro de mangas plásticas o de fibradescripción de núcleos. Las fotografías de luz de vidrio. También es útil en la identificación de zonasultravioleta pueden resaltar las zonas que contienen fracturas o muy quebradas.hidrocarburos causando la fluorescencia de la mayoríade aceites en sombras que varían de un marrón 3.4.2.3 Radiografías Xanaranjado para aceites viscosos a un amarillobrillante para aceites de alta gravedad. Los Se coloca una muestra de núcleo entre una fuente decondensados pueden ser entre blanco muy claro y rayos x y una película sensible a rayos x. Se capturablanco azulado. Las zonas que no contienen la atenuación del haz de rayos x por el núcleo en lahidrocarburos serán las regiones violetas, aunque película. La película revelada también puedealgunos minerales como las calizas cretáceas también observarse en una mesa de luz, o utilizada para hacerson violetas. una impresión en blanco y negro. Es posible obtener múltiples imágenes de la misma3.4.1.2 Ventajas parte del núcleo y exponerlas lado-a-lado. Primero se debe tomar la radiografía x para obtener una imagenLa fotografía de núcleos proporciona un registro visual inicial y luego se rota 90 grados con el fin de obtenerdel núcleo que puede utilizarse para reconstruir partes una segunda imagen. Esto es útil para orientar eldel núcleo dañado, minimizar el manejo del núcleo, e núcleo dentro de la manga antes de tajarlo porque asíidentificar la ubicación de muestras si son se establece la dirección de estratificación.fotografiadas después de la toma de muestras. Durante una radiografía x, la muestra de núcleo es inmóvil y proporciona una imagen de más alta3.4.1.3 Limitaciones resolución que el método de fluoroscopio. La radiografía x permite la detección y evaluación deLos colores fotográficos pueden ser diferentes a los estructuras geológicas internas tales como planos deverdaderos colores del núcleo. El relieve de estratificación, fracturas y nódulos, cambioscaracterísticas puede requerir la humectación de la litológicos, y densidad de masa.superficie del núcleo para la fotografía. Se requiereuna escala de colores y una barra cromática si se 3.4.2.4 Tomografía Computarizada (CT)necesitan ajustes. En CT, el núcleo es explorado por un haz de rayos x3.4.2 Técnicas de Rayos X altamente alineado. Los detectores en los extremos opuestos del núcleo miden la intensidad del haz3.4.2.1 Fundamento transmitido. La fuente de rayos x y/o los detectores giran o se trasladan alrededor de la muestra. Se tomaLas técnicas de rayos x puede utilizarse de manera no una serie de medidas de atenuación de rayos x yinvasiva para examinar la naturaleza interna de un estas son reconstruidas numéricamente para dar lanúcleo. Un haz de rayos x es dirigido hacia el núcleo distribución espacial de coeficientes de atenuación dey se miden las variaciones en la atenuación de rayos x dentro de la muestra.
  • 30. La resolución de la imagen depende del grosor del muestra sea contenida dentro de un soporte adecuadohaz de rayos x, la cantidad de detectores en el no metálico.explorador, y el tamaño del arreglo de pixeles utilizadopara reconstruir la imagen. El grosor del haz de rayosx varia de 2 milímetros a 10 milímetros. La CT 3.4.3.3 Limitacionespermite la detección y la evaluación de estructurasgeológicas internas tales como planos de Esta técnica no es descriptiva del núcleo sino de losestratificación, fracturas y nódulos, cambios líquidos dentro del núcleo. La técnica requiere unalitológicos, y densidad de masa. La combinación de alta densidad de núcleos resonantes para una señalexploraciones x-y secuenciales por el eje del núcleo adecuada. Por lo tanto, los núcleos de baja porosidadpuede proporcionar imágenes por tajadas o imágenes darán señales débiles. Los minerales pamagnéticos otridimensionales del núcleo. ferromagnéticos pueden inhibir o degradar la señal medida y pueden distorsionar la imagen.3.4.2.5 Ventajas 3.5 MUESTREO DE NÚCLEOS YLas técnicas de rayos x proporcionan PREPARACIÓN DE NÚCLEOS (ANÁLISISrepresentaciones cuantificadas y objetivas del núcleo. BÁSICO DE NÚCLEOS)Estas representaciones pueden proporcionar ventajassimilares a los indicados para fotografías de núcleos 3.5.1 Fundamentoen 3.4.1.2 sin la necesidad de exponer una superficiedel núcleo. El procedimiento de muestreo para el análisis básico de núcleos es determinado por el tipo de información3.4.2.6 Limitaciones requerida. El muestreo por lo general tendrá en cuenta uno o más de los siguientes:La resolución de las imágenes es menor que aquellaproporcionada por fotografías. La atenuación de a. Distribución litológica.rayos x puede variar con la mineralogía, dependiendo b. Variaciones de porosidad y permeabilidad dentrode la energía del haz de rayos x. Algunas de las unidades litológicas.aplicaciones aun están en la etapa de desarrollo. El c. Distribución de hidrocarburos.desarrollo futuro de las relaciones entre las rocas y laatenuación de rayos x puede extender estos métodos 3.5.1.1 Muestras de Taponesa otras áreas de análisis de núcleos. También se refiere a ellos como tapones. Estos3.4.3 Resonancia Magnética Nuclear (RMN) deben ser removidos de secciones de núcleos enteros que están orientados vertical u horizontalmente con3.4.3.1 Fundamento respecto al eje completo del núcleo o con respecto a la normal de los planos de estratificación. EstosLa formación de imágenes RMN se utiliza para tapones proporcionarán datos sobre las propiedadesproporcionar una imagen reconstruida de fluidos de la matriz. Ver 3.5.2.4 para los procedimientos paradentro de una muestra de núcleo. Las mediciones la remoción de tapones de núcleo.RMN se basan en la observación que cuando seaplica la energía de excitación de la frecuencia de 3.5.1.2 Muestras de Diámetro Completoradio apropiada en un conjunto de núcleos, unaporción de núcleos en un nivel de energía más bajo Las muestras de diámetro completo (secciones depuede ser promocionado a un nivel de energía mas núcleos enteros), además de muestras de tapones,alto. Cuando se remueve la excitación, la velocidad a deben ser tomadas de los siguientes tipos de zonas ola cual los núcleos excitados vuelven al nivel inferior donde existen heterogenidades significativas depuede ser detectado y medido. La energía de grande escala que son diferentes a las propiedadesexcitación es suministrada por un campo magnético de la matriz. Estos pueden ocurrir en los siguientes:oscilante en resonancia con los núcleos. La respuestade los núcleos se mide a través de una bobina a. Carbonatos "vuggy" - Los vugs pueden sesgar lareceptora sintonizada. Se puede determinar la medición de porosidad dentro de una muestra.ubicación de los núcleos excitados con la aplicación Se debe tomar muestras para obtener unade gradientes del campo magnético durante los representación de la proporción relativa de vugs-procesos de excitación y detección. a-roca en el yacimiento.El núcleo principal utilizado en las aplicaciones de b. Yacimientos fracturados - Puede ser difícil tomaranálisis de núcleos es 1H. Otros núcleos que pueden muestras en las zonas fracturadas debido a laformar imágenes incluyen, pero no están limitados a, naturaleza frágil de la roca. Sin embargo, las2 31 23 13 H, P, Na, C. fracturas naturales pueden tener un impacto positivo significativo en la permeabilidad del3.4.3.2 Ventajas yacimiento y se debe tomar muestras de donde sea posible o apropiado.Las imágenes de resonancia magnética no son c. Conglomerados - Dentro de un conglomerado, siinvasoras y proporcionan una imagen que muestra las el tamaño del guijarro es grande con respecto alubicaciones de fluido dentro de una muestra. Las tamaño de la muestra, el tamaño de la muestraventajas indicadas en 3.4.2.5 aplican siempre que la puede sesgar las mediciones de las propiedades
  • 31. de la roca en gran cantidad. Para obtener una protectoras, guantes y otros implementos de muestra representativa de una unidad de seguridad necesarios. conglomerado, es necesario que el tamaño de la b. El flujo de lubricante/refrigerante debe ser muestra sea suficiente para incluir todos los suficiente para enfriar la broca de taladro o la tamaños de guijarros. hoja de la sierra y remover los recortes sin desgastar la muestra.3.5.2 Corte, Arreglo, y Montura de Muestras 3.5.2.4 Procedimientos3.5.2.1 Fundamento Se deben seguir los procedimientos indicados aEl núcleo debe ser cortado y arreglado para continuación para preparar diferentes tipos deproporcionar muestras de formas regulares, mas muestras de núcleos:comúnmente cilindros rectos. Puede ser necesariomontar las muestras no consolidadas, que se están a. Muestras de tapones:desintegrando, y muy friables antes de las pruebas. A 1. Perfore los tapones en puntos especificadospesar del grado de litificación, se debe mantener el utilizando la broca del tamaño apropiado.manejo de las muestras en un mínimo. Se debe tener cuidado para perforar tapones rectos. Si se aplica demasiada3.5.2.2 Aparatos y Suministros presión durante la operación de perforación, la broca se doblará causando unaLos siguientes equipos y suministros son comúnmente deformación del tapón.utilizados en las operaciones de corte y arreglo de 2. Recorte los tapones hasta la longitudmuestras de núcleos: requerida asegurando que los extremos quedan paralelos. Guarde y marque losa. Sierra de tajada grande con hoja de diamante. extremos recortados.b. Sierra de guarnición con hoja de diamante. 3. Marque, preserve, y/o almacene lasc. Prensa taladradora con brocas de núcleos de muestras, según la necesidad. diamante, capaces de perforar muestras b. Muestras de diámetro completo: cilíndricas. 1. corte las secciones del núcleo seleccionadod. Afilador para cuadrar los extremos de los para análisis ligeramente mas largo que lo tapones. necesario para permitir las operacionese. Bombas de fluido para llevar diferentes finales de molido. refrigerantes (salmuera, aceite, aire, agua, N2 2. Remueva las púas y alise los bordes líquido) a las superficies de cortado. astillados tratando los extremos. Losf. Medios de marcado indeleble tal como tinta India. extremos del cilindro deben ser lo masg. Mangas de plomo, aluminio, o plástico que paralelos posible. encoge con el calor para montar muestras 3. Marque las muestras claramente y blandas, no consolidadas, o muy frágiles. presérvelas o almacénelas según la necesidad.La siguiente información debe estar disponible antes c. Muestras no consolidadas - Existen dos métodosde las operaciones de corte, arreglo, o montura: distintos para preparar núcleos no consolidados. Los procedimientos dependen de laa. La cantidad total de muestras requeridas. estabilización del núcleo por congelación,b. Tamaño y orientación necesaria. impregnación con epoxi, o ambos, o si no estác. Ubicaciones de la profundidad exacta para las estabilizado. Los núcleos estabilizados por lo muestras y la manera que deben ser marcadas. general son perforados mientras los núcleos nod. Fluidos a utilizar para cortar las muestras estabilizados son cortados a ras. (núcleos que contienen arcillas o laminaciones de 1. Núcleos estabilizados - Los núcleos esquistos sensibles a agua dulce se deteriorarán congelados son obtenidos utilizando las a menos que se utilicen los fluidos de perforación prácticas indicadas para las muestras de apropiados. tapones, con las modificaciones apropiadase. Imágenes de núcleos disponibles. para evitar la descongelación del núcleo.f. Si es necesario, los materiales para el método a. Enfríe el núcleo previamente con hielo preferido de preservación tanto para los tapones seco y perfore con refrigerante líquido como para el núcleo del cual se cortaron los N2. tapones. b. Perfore los tapones en los puntos especificados utilizando la broca del3.5.2.2 Precauciones tamaño apropiado. Se debe tener cuidado para perforar tapones rectos.Se deben tener las siguientes precauciones durante Si se aplica demasiada presión durantelas operaciones de corte, arreglo y montura de la operación de perforación, la broca semuestras: doblará causando una deformación del tapón. Asegúrese que hay un flujoa. Los operadores de sierras y prensas taladradoras adecuado de nitrógeno líquido para deben utilizar protectores de oídos, gafas que la muestra se mantenga congelada y para que se remuevan los recortes.
  • 32. c. Recorte los tapones a la longitud deben ser completamente removidos de la muestra requerida utilizando una hoja de sierra del núcleo. Esto por lo general se logra por medio de enfriada con N2 líquido, asegurando la purga, el desagüe, o el contacto con diferentes que los extremos están paralelos. solventes para extraer hidrocarburos, agua y Guarde y marque los extremos salmuera. arreglados. d. Monte los tapones en una manga 3.6.2 Aparatos y Suministros previamente cargada con filtros previamente cargadas y de tamaño Se describen varias técnicas y aparatos para limpieza apropiado. en los siguientes procedimientos y en la Sección 4. e. Marque, preserve, y/o almacene las Se indican algunos solventes utilizados para muestras según la necesidad. propósitos de extracción de hidrocarburos en la Tabla 3-1. Los solventes mencionados son aquellosSe puede congelar y perforar los núcleos estabilizados utilizados mas frecuentemente para extraer muestrascon epoxi utilizando los procedimientos indicados en para análisis de rutina. Algunos son preferidos paraa-e arriba o por los procedimientos indicados para aplicaciones específicas: e.g., se ha encontrado que elmuestras de tapones (ver 3.5.2.4.a). cloroformo es excelente para muchos crudos Norte Americanos y que tolueno útil para crudos asfálticos. 2. Núcleos no estabilizados - los núcleos no Antes de limpiar muestras con propiedades congelados pueden ser cortados utilizando desconocidas, se debe probar una sub-muestra con una técnica de corte a ras. La cortadora diferentes solventes para verificar su eficacia para debe ser introducida lentamente en el limpiar. núcleo y removido. El tapón cortado debe Como los cristales residuales de sal afectan la ser removido suavemente de la cortadora e porosidad y la permeabilidad medidas, las muestras insertada directamente en una manga de núcleos que contienen un agua de formación con cargada previamente. Luego se recortan alta salinidad pueden necesitar una extracción los extremos del tapón. adicional para remover la sal. La sal puede ser removida con alcohol metílico u otros solventes en los3.6 LIMPIEZA DE NÚCLEOS cuales la sal es soluble. Los diferentes solventes utilizados para extraer3.6.1 Introducción muestras de núcleos pueden ser obtenidos por métodos físicos y químicos muy conocidos. TalesAntes de la mayoría de las mediciones de porosidad y técnicas de recobro pueden hacer práctico el uso depermeabilidad de laboratorio, los fluidos originales un solvente costoso. Tabla 3-1 - Solventes Seleccionados y Su Uso Solvente Punto de Ebullición, ºC Solubilidad Acetona 56.5 Aceite, agua, sal Cloroformo/metanol azeotrope 53.5 Aceite, agua, sal Ciclohexano 81.4 Aceite Cloruro de etilo 83.5 Aceite, agua limitada Hexano 49.7-68.7 Aceite Metanol 64.7 Agua, sal Cloruro de Metileno 40.1 Aceite, agua limitada Nafta 160.0 Aceite Tetracloroetileno 121.0 Aceite Tetrahidrofurano 65.0 Aceite, agua, sal Tolueno 110.6 Aceite, Tricloroetileno 87.0 Aceite, agua limitada Xileno 138.0-144.4 Aceite3.6.3 Precauciones b. El solvente seleccionado no debe atacar, alterar o destruir la estructura de la muestra.Se deben observar las siguientes precauciones c. El cloroformo puede hidrolizar durante ladurante las operaciones de limpieza de muestras de extracción, formando ácido hidroclórico comonúcleos. resultado. d. No todos los solventes son compatibles cona. Cuando se utilizan solventes, es la todas las configuraciones de equipos. Se deben responsabilidad del usuario establecer las considerar las posibles reacciones prácticas apropiadas de seguridad y salud antes solvente/equipos en la selección de equipos y de su uso y de cumplir con todos los solvente para uso en las operaciones de limpieza requerimientos reglamentarios con relación al de núcleos. uso y la eliminación de los materiales. e. Se deben utilizar calentadores eléctricos de tipo cerrado cuando se usan solventes inflamables.
  • 33. Se deben observar las precauciones de solvente rodeando el núcleo con un solvente seguridad tal como la ventilación adecuada del adecuado que contenga un gas disuelto y aplicando la laboratorio y la accesibilidad fácil de presión hidráulica suficiente. Bajo esta condición, el extinguidores de incendios y duchas de solvente se mezcla con el aceite en el núcleo y la seguridad. subsecuente despresurización a la presiónf. Se debe realizar la extracción debajo de atmosférica remueve alguna cantidad del aceite capuchas de ventilación dotadas con ventilación residual. de aspiración forzada. El gas de bióxido de carbono es excelente para esteg. Se debe considerar los efectos de la temperatura propósito por el poco peligro de incendio o explosión y sobre las muestras. Ver 3.7 para la alta solubilidad en la mayoría de los solventes. recomendaciones con relación al secado de las Algunos solventes que se pueden utilizar son nafta, muestras de núcleos. tolueno, o mezclas de solventes. Con ciertos tipos de crudo, se puede reducir el tiempo de limpieza si la3.6.4 Procedimientos cámara del núcleo se calienta con un baño de agua, baño de vapor, o con calentadores eléctricos. Una3.6.4.1 Purga de Solvente por Presión Directa aplicación exitosa de este método para la limpieza de rutina de núcleos utiliza bióxido de carbono y toluenoLa extracción de hidrocarburos y sal de las rocas de a 200 psig, con una presión hidráulica de 1.000 psig.yacimientos puede lograrse inyectando uno o más Se utilizan ciclos de aproximadamente 30 minutos.solventes en la muestra de núcleo bajo presión y a Stewart2 describe el aparato y el procedimiento.temperatura ambiente. La presión utilizada debe serdependiente de la permeabilidad de la muestra y 3.6.4.4 Método de Extracción por Destilaciónpuede variar de 10 a 1.000 psi. Las muestras denúcleos pueden colocarse en una manga de caucho Se pueden utilizar un extractor Soxhlet y un solvente obajo una presión de sobrecarga o en un aparato solventes adecuado(s) para disolver y extraer aceite yportanúcleos adecuado que permitirá el flujo de salmuera. La extracción puede arreglarse en unsolvente a través de la matriz de la muestra. El colector para que el solvente cargado de agua y aceitevolumen del solvente requerido para remover los se pase a través de un sifón de cada extractor haciahidrocarburos completamente en la muestra del un destilador común desde el cual se destila,núcleo es dependiente de los hidrocarburos presentes condensa y se distribuye de nuevo un solvente frescoen la muestra y el solvente utilizado. El núcleo se a todos los extractores.considera limpio cuando la corriente saliente está La limpieza de la muestra se determina del color dellimpia. En algunos casos, se puede necesitar mas de solvente que pasa a través de los sifonesun solvente para remover crudos pesados de tipo periódicamente desde el extractor. La extracciónasfáltico. debe seguir hasta que el extracto salga transparente. La no-luminiscencia del extracto bajo la luz3.6.4.2 Purga por Centrífuga fluorescente es un buen criterio para determinar la extracción completa del aceite para un solvente dado.Una centrífuga con una cabeza especialmente Se debe observar que la extracción completa dediseñada es utilizada para rociar solvente limpio y tibio ciertos aceites de las muestras de núcleos pueden(de un destilador) contra las muestras de núcleos. La requerir mas de un solvente, y el hecho que unfuerza centrífuga hace que el solvente fluya a través solvente esté transparente después de contacto con lade las muestras desplazando y extrayendo el aceite (y muestra no necesariamente significa que el aceiteel agua). Se debe variar la velocidad de rotación de haya sido removido completamente de la muestra. Seunos cientos a unos miles de revoluciones por minuto pueden encontrar detalles de un aparato y(rpm), dependiendo de la permeabilidad y el grado de procedimiento en 4.3.consolidación del núcleo. Se pueden utilizar lamayoría de los solventes comunes. Conley y Burrows 3.6.4.5 Extracción por Gas Licuadodescriben el aparato y el procedimiento.1 La extracción por gas licuado utiliza un extractor3.6.4.3 Extracción por Solvente a Gas (U.S. Soxhlet presurizado y un solvente polar condensadoPatente 2,617,719) de un punto de ebullición bajo. El proceso es un procedimiento de extracción por destilación que utilizaEn este procedimiento, un núcleo es sujeto a ciclos solvente presurizado para limpiar el núcleo. Elrepetidos de impulso interno disuelto o solución-gas solvente se vuelve a generar a través de la destilaciónhasta limpiar el núcleo de hidrocarburos. Se a baja temperatura. Como la extracción es realizada aremueven el solvente restante y el agua por medio de una temperatura ambiente o menor, este puedeun horno de secado. practicarse sobre núcleos sensibles a calor tales como aquellos que contienen yeso.Cuando se lleva un núcleo de una formaciónpetrolífera a la superficie y este se despresuriza, el 3.6.5 Ventajasgas disuelto en el aceite sale de la solución y desalojaalguna cantidad de aceite y agua del núcleo. Esto La limpieza de un núcleo remueve los fluidosresulta en algunos espacios de poros llenos de gas a originales, preparándolo para pruebas adicionales quepresión atmosférica. Los espacios llenos de gas en el no requieren esos fluidos.núcleo pueden llenarse casi completamente con
  • 34. 3.6.6 Limitaciones c. Las muestras deben ser protegidas de la erosión por el goteo de solvente limpio cuando se utilizaLas condiciones de pruebas individuales pueden la técnica de extracción por destilación.requerir una técnica particular para resultados d. La técnica de extracción no debe causar dañosóptimos. Algunas técnicas pueden ser más aplicables físicos en el núcleo.a tipos de roca específicos o algunos requerimientos e. El criterio usual para la limpieza de muestras esde limpieza. un extracto limpio. Sin embargo, muchos solventes no son solventes completos para3.7 SECADO algunos tipos de aceites y un extracto limpio puede reflejar la solubilidad del aceite y no laLas muestras de núcleos convencionales pueden ser extracción completa.secados por los métodos indicados en la Tabla 3-2: f. Las muestras que contienen aceites asfálticos viscosos pueden requerir ciclos de mas de un Tabla 3-2 - Métodos para el Secado de Muestras de solvente. Núcleos g. A menudo se puede lograr una limpieza de núcleos más eficaz con la combinación de Tipo de Roca Método Temperatura, ºC solventes.Arenisca (bajo Horno 116 h. Permita que las muestras cargadas de solventecontenido de convencional u 90 se ventilen en una capucha de vapores antes dearcilla) horno al vacío colocarlas en un horno de secado cerrado.Arenisca (alto Horno de 63 3.8 PRESERVACIÓN DE MUESTRAScontenido de humedad,arcilla) humedad La preservación de muestras en el laboratorio relativa de 40% dependerá de la cantidad de tiempo entre pruebas y el tipo de pruebas a realizarse. Cualquier técnica deCarbonato Horno 116 almacenamiento o preservación debe asegurar la convencional u 90 integridad estructural y evitar el secado, evaporación y horno al vacío oxidación no deseados.Con Yeso Horno de 60 humedad, humedad relativa de 40%Esquisto u otra Horno de 60roca con alto humedad,contenido de humedadarcilla relativa de 40% Horno convencionalSe debe secar cada muestra de núcleo hasta que elpeso se vuelva constante. Los tiempos de secadopueden variar sustancialmente, pero por lo generalson de mas de cuatro horas.3.7.1 PrecaucionesAlgunas precauciones que se deben observar en elsecado de muestras para mediciones de núcleos derutina son:a. Las muestras que contienen arcillas no deben deshidratarse durante la preparación. Se debe tener cuidad en el secado de estas muestras. En algunos casos, se deben utilizar temperaturas menores que aquellas indicadas en la Tabla 3-2 para prevenir la deshidratación de arcillas.b. Las muestras que contienen yeso requerirán procedimientos específicos durante la preparación. Se debe tener mucho cuidado para evitar la pérdida de agua y el cambio en la estructura cristalina.
  • 35. CONTENIDO4 MÉTODOS DE SATURACIÓN DE FLUIDOS 4-1 4.1 Introducción 4-1 4.2 Método Retorta a Presión Atmosférica 4-1 4.3 Método de Extracción por Destilación 4-7 4.4 Lavado de Solvente 4-23 4.5 Métodos de Barrido 4-25 4.6 Análisis de Carbón 4-26 4.7 Oil Shales 4-27 4.8 Núcleos que Contienen Yeso 4-28 4.9 Aspectos Históricos 4-31 4.10 Referencias 4-31 4.11 Bibliografía 4-31Figuras 4-1 Retorta de Horno y Baño de María de Acero Inoxidable 4-3 4-2 Curva de Corrección de aceite de Retorta 4-4 4-3 Vaso de Retorta - Muestra de Pared 4-6 4-4 Aparato Dean-Stark para la Determinación Volumétrica de Agua 4-8 Aparato de Extracción Dean Stark para la Determinación Gravimétrica De Agua 4-8 4-6 Sistema de Recolección de Gas/Reducción de Presión 4-14 4-7 Muestra de Tapón y Rosca para Estudio de Invasión de Filtrado 4-21Tablas 4-1 Tipo de Roca y Métodos Recomendados para la Prueba de Saturación de Fluidos 4-1 4-2 Capacidades de Medición de las Técnicas de Saturación de Barrido 4-26
  • 36. 4 Métodos de Saturación de Fluidos 4.2 MÉTODO RETORTA A4.1 INTRODUCCIÓN PRESIÓN ATMOSFÉRICA 4.2.1 Procedimiento BásicoEsta sección documenta las técnicas especializadasdesarrolladas para el análisis de muestras de núcleos 4.2.1.1 Fundamentos de Análisiscon diferentes características físicas y tamaños,obtenidos con diferentes métodos de corazonamiento. Se obtienen las saturaciones de fluidos de agua yLa Tabla 4-1 indica las técnicas principales para aceite con un proceso de retorta en el cual el aceite ydeterminar las saturaciones de fluidos de núcleos. el agua contenidos en una muestra fresca de materialLos párrafos 4.2 a 4.5 describen los siete métodos de núcleo triturado son vaporizados, condensados yprincipales de análisis de saturación indicados en la recolectados en probeta calibrada. La saturación deTabla 4-1 para núcleos de diámetro completo y gas se determina en una muestra adyacentetapones/núcleos de pared. Los tapones son definidos litológicamente similar colocándola en una bomba decomo muestras perforadas o formadas de núcleos mercurio y midiendo la cantidad de mercurio inyectadorecobrados con cualquiera de los varios aparatos de con el agua y/o aceite en sus lugares.corazonamiento de diámetro completo. Los núcleosde pared se definen como núcleos obtenidos después Tabla 4.1 - Tipo de Roca y Método Recomendado dede que el pozo haya sido creado por la broca de Saturación de Fluidostaladro o algún tipo de aparato de corazonamiento deorificio completo. Tipo de Roca Métodos de PruebaLos párrafos 4.6 a 4.8 hablan de los métodos de Recomendadosanálisis de saturación de fluidos para carbón, oil shale, Carbonatos, clásticosy muestras que contienen yeso. Las muestras de oil consolidados a,b,c,d,e,f,shale y de carbón pueden obtenerse con aparatos de No consolidadas (aceite liviano) c,d,ecorazonamiento de diámetro completo. Sin embargo, No consolidadas (aceite pesado) c,c(*),eel oil shale y el carbón también pueden ser extraídos Carbonatos con vugs b,d,e,fde formaciones superficiales o poco profundos, y Fracturadas a,b,drequieren procedimientos de muestreo no rutinarias De Arcilla a,c(*),ediferentes a aquellos típicamente utilizados para Evaporados g,enúcleos de yacimientos. El formato de informes de Baja permeabilidad a,b,c,d,e,f,saturaciones de fluidos para estos materiales difiere Carbón hde las rocas típicas de yacimientos en que las Shales a,b,csaturaciones pueden ser expresadas como porcentaje Oil shale a(*)de peso o galones por tonelada en lugar de porcentaje Biatomita c,e,de volumen poroso.Se incluyen métodos de exploración que son capaces Clave:de medir saturaciones de fluidos con técnicas no a=retorta a presión atmosféricadestructivas en 4.5. Además, se incluye una sección b=extracción por destilación (diámetro completo)histórica (ver 4.9) en la cual se describen, pero no son c=extracción por destilación (tapón)recomendados, algunos métodos previamente d=método de núcleo con presión retenidaaceptables para la determinación de saturación de e=lavado con solvente/Karl Fischerfluidos. f=método de núcleo de esponjaUna tarea de evaluación de la formación difícil, si no g=método de contenido de yesoimposible, es el recobrar un núcleo que tenga la h=método de carbónmisma saturación y distribución de fluidos como las de (*)=procedimiento modificadola formación antes del corazonamiento.Frecuentemente ocurren cambios en el contenido y 4.2.1.2 Aparatodistribución de fluidos durante las fases decorazonamiento, recobro, preservación y transporte. Los siguientes ítems describen los aparatosLos procesos de laboratorio como son el manejo, adecuados utilizados en el método básico de retorta:muestreo y prueba pueden causar alteracionesadicionales. Estos problemas no son tratados en a. Retortas de acero inoxidable - Ver Figura 4-1.detalle en esta sección, pero el lector deben estar Estas retortas están diseñadas para contener deatento de la cantidad de complicaciones que influyen 100 a 175 gramos de material de núcleoen los valores finales de saturación de fluidos triturado. Cada retorta tiene una tapa roscada,suministrados en un informe de laboratorio de análisis que a su vez tiene un empaque para prevenir elde núcleos. El análisis de saturación de fluidos puede escape de gases condensables. Se conecta unalterar la humectabilidad del núcleo y así afectar los tubo de condensación largo de acero inoxidableanálisis adicionales sobre el material del núcleo. al lado opuesto de la retorta. Se coloca una malla gruesa en el fondo de la retorta para evitar que el material de núcleo triturado entre en el tubo de condensación.
  • 37. b. Horno - Ver Figura 4-1. Estos hornos son de cada pie utilizando un martillo de geólogo u otro capaces de contener múltiples retortas. Se similar. Esta muestra se parte en mitades a lo largo. prefieren los elementos eléctricos de Una mitad se utiliza para la muestra de saturación de calentamiento tipo cinta. También se requieren fluidos y la otra mitad se utiliza para obtener un tapón un regulador de temperatura, un termopar, y un para determinar la permeabilidad y/o la porosidad de aparato de lectura de temperatura. la ley de Boyle (ver 5.3.2.1.1 y 5.3.2.2.1).c. Baño de María - Ver Figura 4-1. Un baño de Alternativamente, un fragmento de 1 a 2 pulgadas María debe ubicarse para que los tubos de (25.4 a 50.8 milímetros) se puede partir adyacente al condensación pasen por él, así intensificando la fragmento seleccionado para pruebas de saturación condensación de los gases emitidos. de fluidos y el tapón perforado. La ventaja de ested. Tubo de recepción de vidrio calibrado - Por lo último método de muestreo es que se puede sacar un general es aceptable un tubo de centrífuga tapón más grande más largo, así reduciendo el común de 15 ml, aunque se puede requerir un potencial de contaminación de fluidos de perforación. tubo de mayor capacidad. El tamaño requerido La muestra (10 a 15 gramos) para la medición de depende de la cantidad de material de retorta y el espacio de gas debe recortarse o moldearse a un total de fluidos contenido dentro de ese material. tamaño conveniente, i.e., dimensiones que permitan El tubo de recepción se conecta al extremo del colocarlo en la celda de la bomba de mercurio. tubo de condensación con un tapón de caucho. Además, la muestra debe ser bien redondeada parae. Martillo y triturador de roca - Se puede utilizar permitir la adaptación con el mercurio. El peso de la una pica de geólogo o un martillo de muestra es registrado y se determina el volumen de mampostería. Los trituradores típicos son de la esta muestra por el desplazamiento del mercurio para variedad "ardilla". uso posterior en el cálculo por sumatoria de fluidosf. Sierra de diamante - Se puede utilizar una (ver 5.3.2.2.2 y 4.2.1.4). Se cierra la válvula de la variedad de sierras comerciales con hojas de celda y se incrementa la presión de 750 a 1.000 psi diamante. (5.171 a 6.895 Mpa) dependiendo de la permeabilidadg. Bomba de mercurio - Las típicas bombas de y/o porosidad de la muestra. Se registra la cantidad mercurio vienen con un arreglo de celda, tapa y de mercurio inyectado (corregido apropiadamente con válvula. Las celdas típicas pueden acomodar los procedimientos de calibración de la bomba, ver una muestra con un volumen de 10 a 15 cm3. La 4.2.1.8). bomba de mercurio está dotada con una reglilla La muestra para la medición de agua y aceite debe calibrada tipo nunio graduado en incrementos de ser triturado en fragmentos de 1/4 pulgada (6.4 0.1 cm3. Se conecta un manómetro capaz de centímetros). El material de núcleo triturado es indicar presiones hasta de 1.000 psi (6.895 Mpa) seleccionado utilizando una malla Tyler 3 o 4 a este sistema. [aproximadamente 0.25 pulgadas (6.4 milímetros)]h. Centrífuga - Una centrífuga manual capaz de para remover los finos creados en el proceso de contener cuatro tubos de centrífuga de 15 ml es trituración. Una cantidad de este material (usualmente suficiente. Se pueden utilizar otras centrífugas con precisión de 100 a 175 gramos) se pesa 0.01 de medidas iguales al tubo y fuerzas centrífugas gramos y se vierte en la retorta. Se aprieta la tapa de necesarias. la retorta y ésta, junto con otras retortas preparadas de manera similar, se coloca dentro del horno. La temperatura del horno se mantiene inicialmente en 350ºF (177ºC) (Hensel 19821) hasta que las muestras dejen de producir agua. Los volúmenes de agua son registradas y luego la temperatura del horno se aumenta a una temperatura entre 1.000 y 1.200ºF (538 y 649ºC). Se supervisan los tubos de recolección de fluidos y cuando todas las muestras dejan de despedir fluidos, el proceso es considerado completo. El tiempo de retorta por lo general varia de 20 a 45 minutos. Se registran los volúmenes totales de agua y aceite. El ajuste inicial de 350ºF (177ºC) para la temperatura inicial del horno es seleccionado para remover el agua de poros, el agua absorbida, agua de arcilla entre capas (e.g., esmectita), y las aguas de hidratación (e.g., CaSO4), pero no agua de arcilla hidroxilo. Sin embargo, este método no es apropiado para muestras4.2.1.3 Procedimientos/Precauciones que contienen yeso o grandes cantidades de montmorrillonita. Los procedimientos de análisis deEl procedimiento básico normalmente es realizado en núcleos que contienen yeso se describen en 4.8 comomuestras tomadas de núcleos de diámetro completo. un procedimiento para el análisis de núcleosSe realizan análisis típicos pie por pie, excepto que especiales. Aunque las muestras que contienenalgunas litologías como son el shale, anhidrita, yeso y montmorillonita pueden causar problemas en laarcillas pesadas se describen y no se tienen en cuenta determinación de saturación exacta de fluido, el 2para este tipo de análisis. Una muestra representativa calentamiento a 350ºF (177ºC) (Brown, 1961 ; 3de aproximadamente 2 pulgadas de longitud se parte Mackenzie, 1970 ) es documentado como la menor
  • 38. temperatura en la cual se desorben aguas dehidróxilo. Aunque la pérdida de peso de agua dehidróxilo en arcilla en esta temperatura puede ser tanbaja como el 5 por ciento, este puede tener impactosobre los valores finales de saturación de agua yaceite. Este método es superior a las otras técnicas 1de retorta, e.g., el método meseta (Hensel, 1982 ). Elmétodo meseta sugiere que la representación gráficade los datos del agua recolectada versus el tiempo,mientras se aplica calor continuamente, producirámesetas donde se puede determinar un tiempoapropiado para la lectura de únicamente el agua deporos para cada formación probada.La temperatura final de retorta de 1.000 a 1.200ºF(538 a 649ºC) puede producir volúmenes de aceiteincorrectos. Algunos materiales de núcleos puedencontener hidrocarburos sólidos, e.g., kerógeno, asfaltode Utah, etc. que se descomponen a estastemperaturas. El analista debe tener en cuenta lacomposición mineral y puede elegir hacercorrecciones arbitrarias y sensatas para el aceiterecolectado. En casos extremos, el procedimiento deretorta no debe utilizarse y se deben emplear otrosmétodos, e.g., procedimientos para la extracción por El aceite corregido (ver Figura 4-2) y el agua de porodestilación (Dean-Stark) (ver 4.3). recolectado para cada muestra junto con el volumenOtras fuentes de error en la medición de volúmenes de gas puede expresarse como un porcentaje dede aceite surgen de: (a) restricción mecánica en los volumen total de la siguiente manera:tubos de condensación, (b) sellos de retorta conescapes, y (c) coqueo y craqueo de ciertos aceites. Figura 4-2 - Curva de Corrección de aceite de RetortaSe deben emplear habitualmente las curvas decorrección de volúmenes de aceite (ver Figura 4-2). NDHg = WtHg/BvHg BvRet = WtRet/NDHg Figura 4-1 Retorta de Horno y Baño de María de GB = (HgInj x 100)/BvHg Acero Inoxidable OB = (OilVol x 100/BvRet WB = WatVol x 100)/BvRetLa cantidad "total" de agua recolectada después de GS = (GB x 100)/(GB + OB + WB)todo el proceso puede ser valiosa para determinar si OS = (OB x 100)/(GB + OB + WB)el agua de "poros" puede haber sido retenido WS = (WB x 100)/(GB + OB + WB)mecánicamente en el tubo de condensación. Elanalista puede observar una densidad de grano Donde:calculada para una muestra que es irregular para latendencia general. Una comparación entre el volumen NDHg = densidad natural de una muestra para bombainicial de agua (de poro) y el volumen final (total) de de mercurio, g/cm3.agua indica una diferencia mas grande que lo WtHg = peso inicial de una muestra para bomba deesperado basado en las diferencias de volúmenes de mercurio, g.agua similares de muestras adyacentes. Luego el BvHg = volumen total de la muestra de la bomba depersonal de laboratorio puede elegir hacer mercurio, cm3.correcciones sensatas en los volúmenes de agua WtRet = peso de la muestra de retorta, g.iniciales para que se puedan obtener datos HgInj = volumen de mercurio inyectado corregido porrazonables. El reporte de datos obviamente factores de calibración de la bomba, cm3.irregulares no le conviene al usuario final. Estos datos OilVol = volumen del aceite recobrado corregido concorregidos deben marcarse y se debe insertar una curvas de calibración de aceite, cm3.nota de pie de página. WatVol = volumen de agua inicial recobrada, cm3.El material de núcleo triturado es susceptible a la BvRet = volumen total de la muestra de retortapérdida de fluidos debido a la evaporación, triturada, cm3.especialmente de agua, debido a la alta área GB = saturación de gas como porcentaje del volumensuperficial del núcleo triturado. Se debe minimizar el OB = saturación de aceite como porcentaje deltiempo de exposición para el material de núcleo volumentriturado. WB = saturación de aceite como porcentaje delNota: Como se requiere el manejo de mercurio para volumeneste método de saturación de fluido, todas las normas GS = saturación de gas como porcentaje del volumenexistentes de seguridad y salud deben seguirse. del volumen porosoConsulte los reglamentos ambientales y las leyes OS = saturación de aceite como porcentaje dellocales pertinentes. volumen del volumen poroso WS = saturación de agua como porcentaje del4.2.1.4 Cálculos volumen del volumen poroso
  • 39. gas. Esta muestra debe ser litológicamenteLa densidad de granos puede calcularse con los datos similar a la muestra triturada para los datos deobtenidos durante el procedimiento de prueba aceite y agua. 1(Hensel, 1982 ). Estos datos de densidad de granos e. Los líquidos destilados pueden formarson de valor primario como medio de control de emulsiones.calidad para asegurar que no se hayan tomadolecturas erróneas, que todos los fluidos se hayan 4.2.1.7 Exactitud/Precisióndeterminado apropiadamente, y que no se han La exactitud/precisión del método básico de retorta es:cometido errores en los cálculos. Esto no es el mediomas exacto para determinar la verdadera densidad de a. Utilizando una curva de corrección de volumengranos del material de roca. Sin embargo, el valor de aceite, la exactitud del valor de aceiteobtenido debe ser razonablemente representativo de obtenido está dentro de +5% y la reproducibilidadla litología en prueba. Por lo tanto, el cálculo de la está dentro de +2.5% de los volúmenes medidos.densidad de granos puede ser considerado una b. La exactitud de los volúmenes de agua obtenidosherramienta cualitativa para evaluación de datos. con este método es del +2.5% de los volúmenes medidos.4.2.1.5 Ventajas 4.2.1.8 CalibraciónLas ventajas del método básico de retorta incluyen: Los puntos de calibración para el método básico dea. Los fluidos son recolectados de muestras retorta incluyen: relativamente grandes asegurando la mejor representación de la litología e incrementando la a. La probeta graduada debe ser revisado para potencial precisión de todas las mediciones. verificar su precisión utilizando una microburetab. El proceso analítico es rápido y proporciona los con agua. La limpieza de la probeta puede tener datos de saturación requeridos dentro de pocas impacto sobre las lecturas debido a una falta de horas. Muchas muestras pueden ser evaluadas humectación completa y meniscos irregulares. en corto tiempo y de manera económica, si hay b. La bomba de mercurio utilizada para obtener suficientes retortas y hornos disponibles. volúmenes totales debe ser calibrada conc. Los volúmenes de fluidos son medidos patrones de acero de volúmenes conocidos. directamente a diferencia de otras técnicas que Además, se debe determinar un factor de dependen de las combinaciones de volúmenes bomba/sistema en la presión utilizada para de fluidos y la pérdida de peso total. determinar el volumen poroso lleno de gas. Sed. La pérdida de granos, comúnmente asociado con deben utilizar curvas y/o ecuaciones de areniscas friables y algunos carbonatos, no corrección en ambos casos. afecta los datos de saturación de fluidos. c. Todas las balanzas deben pasar por mantenimiento de rutina.4.2.1.6 Limitaciones d. Las retortas deben ser sujetas a pruebas al vacío periódicamente para asegurar que los sellosLas limitaciones del método básico de retorta incluyen: están funcionando apropiadamente.a. La saturación de agua (y porosidad) puede ser 4.2.2 Núcleos de Pared por Percusión demasiado alto si las muestras contienen grandes cantidades de montmorillonita o yeso 4.2.2.1 Fundamentos de Análisis que se descomponen en altas temperaturas. Esto a su vez resultará en saturaciones de aceite Este método es una modificación del procedimiento demasiado bajas porque el volumen de aceite se básico de retorta (ver 4.2.1). La diferencia principal es expresaría como un porcentaje de un volumen de que las mediciones de los volúmenes de gas, aceite y volumen poroso demasiado alto. agua son realizadas sobre la misma muestra ab. La saturación de aceite (y porosidad) puede ser diferencia del procedimiento básico en donde se demasiado alto si la muestra (e.g., algunos requieren fragmentos de núcleos adyacentes. En el shales) contiene hidrocarburos sólidos que se procedimiento para muestras de pared las muestras descomponen en altas temperaturas. Esto a su son más pequeñas y por lo tanto los equipos son vez resultará en saturaciones de agua reducidos a escala para proporcionar una precisión demasiado bajas porque el agua de poro se comparable. Se puede aplicar este método en los expresa como porcentaje de un volumen de núcleos de pared por rotación, pero esto daña las volumen poroso demasiado alto. muestras para futuras pruebas.c. Se requieren curvas de corrección del volumen de aceite y puede que no sea posible obtener las 4.2.2.2 Aparatos correcciones para el aceite en cuestión. Puede ser necesario utilizar curvas generalizadas de Los aparatos adecuados para la retorta de núcleos de corrección, basadas en gravedades API pared incluyen: reportadas o supuestas.d. Se requiere un segundo fragmento del material a. Retortas de acero inoxidable - Ver figura 4-3. El de núcleo para determinar el volumen total, diseño general es similar a las retortas utilizadas densidad natural y el volumen poroso lleno de en el procedimiento básico, i.e., la retorta está
  • 40. compuesta de una capa larga que contiene la distribución de tamaño de partículas, difracción de muestra, un arreglo de empaque/tapa, y un tubo rayos x, etc. Esto obviamente está limitado a las largo de condensación. La capa es de tamaño muestras iniciales de gran tamaño, e.g., 2 pulgadas muy reducido. Se puede utilizar una tapa de (50.8 milímetros) de longitud. Aun así los datos de botella en lugar de una tapa roscada, colocada saturación de fluidos son comprometidos por la con un aparato de tapado estándar. El tubo de prueba en una muestra mas pequeña. La mayoría de condensación es mas corto y sus diámetros los laboratorios emplean un enfoque empírico en los interior y exterior menores que los tubos datos de permeabilidad de pared. Ninguna de estas utilizados para retortas mas grandes. prácticas será discutida en esta sección.b. Horno - El horno para muestras de pared está compuesto de los mismos componentes que el horno utilizado en el procedimiento básico (ver 4.2.1.2, b). Se adapta el horno para núcleos de pared para acomodar múltiples retortas de pared.c. Tubos receptores de vidrio calibrado - No se recomienda el tubo de centrífuga de 15-ml, mas bien el tubo receptor debe ser diseñado para acomodar muy pequeños volúmenes de fluidos(e.g., un máximo de 5 ml). Las graduaciones deben ser tales que sea posible obtener lecturas/interpolaciones dentro de los 0.01 ml mas cercanos.d. Bomba de mercurio - Se puede utilizar la misma bomba de mercurio usado en el Procedimiento Básico (ver 4.2.1.2, g). Sin embargo, una cámara de muestras pequeña mejorará las mediciones de volumen total y espacio de gas.e. El aparato para perforar la tapa del frasco es opcional (ver 4.2.2.3).f. Un detector de gas de alambre caliente capaz de la medición cualitativa de gases combustibles es opcional (ver 4.2.2.3).g. Un cromatógrafo de gas es opcional (ver 4.2.2.3). Figura 4-3 - Cubeta de Retorta - Muestra de Pared4.2.2.3 Procedimientos/Precauciones Se coloca la muestra en la celda de una bomba de4.2.2.3.1 Procedimientos mercurio precalibrada, y se determina el volumen total por desplazamiento de mercurio (ver 5.2.1). Con laLas muestras deben recibirse en el laboratorio muestra sumergida en mercurio, se cierra una válvulasellados en frascos de vidrio con tapas roscadas. Las y se aumenta la presión a 750 psi (5.171 Mpa). Enmuestras deben ser organizadas en orden de muestras compactas (baja permeabilidad), seprofundidad descendiente. Antes de abrir el frasco, aumenta la presión a 1.000 psi (6.895 Mpa). Estemuchos laboratorios emplean un procedimiento en procedimiento mide el volumen poroso llenos de gasdonde se perfora la tapa del frasco y se realiza una suponiendo que la compresibilidad del agua y/o aceitemedición del contenido de gases. No se hablará de presentes en los otros espacios de poros es mínima.este procedimiento en detalle en esta sección. Sin La muestra es removida de la celda y dividida enembargo, este procedimiento opcional mide los gases fragmentos mas pequeños para observar el patrón decombustibles con un aparato de detección de gas de penetración de mercurio. El patrón de penetración esalambre caliente y algunos laboratorios determinan la útil para pronosticar la producción probable.composición de gas del espacio superior por Se sigue el procedimiento de retorta descrita encromatografía. 4.2.1.3, incluyendo el registro de agua inicial (deSe indica el recobro de muestras (longitud de poros) y total recolectada y el uso de curvas demuestra), mientras sigue dentro del frasco, por las corrección de volumen de aceite (ver Figura 4-2).marcas de calibración en el costado del frasco. Luegose saca cada muestra del frasco y es limpiada de los 4.2.2.3.2 Precaucionessólidos de fluidos de perforación utilizando unacuchilla sencilla o una navaja. Se registra una breve El material de núcleos de pared está sujeto a ladescripción de la muestra incluyendo el tipo de roca, pérdida de fluidos debido a evaporación así que setamaño de grano o cristalino, si es lodoso, esquistoso, debe minimizar el tiempo de exposición a condicionesfósiles, color, intensidad y distribución de ambiente.fluorescencia, y otras características litológicasmegascópicas. La muestra es pesada con una Nota: Como se requiere el manejo de mercurio enprecisión de 0.01 gramo. este método de saturación de fluido, se deben seguirAlgunos laboratorios pueden dividir la muestra todas las normas de seguridad y salud existentes.preparada tal que suministre una porción para una Consulte los reglamentos ambientales pertinentes ymedición de permeabilidad y otras medidas y/u otras, las leyes locales.
  • 41. d. Para arenas muy friables o no consolidadas el4.2.2.4 Cálculos volumen poroso llenos de gas puede ser alto debido a la expansión de la muestra cuando seEl volumen poroso llenos de aceite, agua de poros, y libera la presión de sobrecarga.gas puede ser expresado como porcentaje de e. Las muestras deben ser manejadas con cuidadovolumen total de la siguiente manera: para minimizar la pérdida de líquidos, especialmente agua. En una atmósfera de bajaGB = (HgInj x 100)/BV humedad, la pérdida de agua puede serOB = (OilVol x 100)/BV sustancial.WB= (WatVol x 100)/BV f. Los valores de porosidad y saturación de fluidosGS = (GB x 100)/(GB + OB + WB) pueden ser erróneos si hay yeso o arcillasOS = (OB x 100)/(GB + OB + WB) hidratables (e.g., montmorillonita) presentes y noWS = (WB X 100)/(GB + OB + WB) se toman las precauciones para registrar únicamente el agua "de poros".Donde g. La calibración de todos los equipos es crítico porque las muestras son típicamente pequeñas yBV = volumen total de la muestra, cm3 pueden contener igualmente pequeñasHgInj = volumen de mercurio inyectado corregido por cantidades de aceite y agua. Mínimasfactores de calibración de la bomba, cm3 diferencias en los volúmenes de fluidosOilVol = volumen de aceite recobrado corregido con registrados pueden resultar en rangoscurvas de calibración de aceite, cm3 significativos de valores de saturación yWatVol = volumen del agua recobrada inicial, cm3 porosidad.GB = saturación de gas como porcentaje del volumentotal 4.2.2.7 Exactitud/PrecisiónOB = saturación de aceite como porcentaje delvolumen total La exactitud/precisión para el procedimiento de retortaWB = saturación de agua como porcentaje del para núcleos de pared es:volumen totalGS = saturación de gas como porcentaje del volumen a. La exactitud del método es fuertementeporoso dependiente del tamaño de la muestra,OS = saturación de aceite como porcentaje del especialmente cuando se determinan losvolumen poroso volúmenes de aceite.WS = saturación de agua como porcentaje del b. Se debe utilizar discreción analítica en lasvolumen poroso pruebas de muestras con un peso inicial menor que 3 gramos.Se puede calcular la densidad de grano con los datos c. Con la utilización de curvas de corrección deobtenidos durante la prueba haciendo ligeras volumen de aceite, la precisión del valor demodificaciones en el método propuesto por Hensel, aceite obtenida está dentro del +5 por ciento de1982.1 los volúmenes medidos. d. La precisión de los volúmenes de agua estáLa densidad volumétrica, a menudo utilizado en varios dentro del +3 por ciento de los volúmeneslaboratorios, puede ser calculado dividiendo el peso medidos.inicial de la muestra (entera) por el volumen total. 4.2.2.8 Calibración4.2.2.5 Ventajas Consulte la sección 4.2.1.8 del procedimiento básicoLas ventajas del procedimiento de retorta para de retorta.núcleos de pared incluyen:a. Se realizan las mediciones de gas, aceite y agua 4.3 METODO DE EXTRACCIÓN utilizando una muestra. POR DESTILACIÓN (DEANb. El método es relativamente rápido.c. Este es un método "directo" de medición donde STARK) las mediciones de gas, aceite y agua son realizadas independientemente. 4.3.1 Muestras de Tapones4.2.2.6 Limitaciones 4.3.1.1 Fundamentos de AnálisisLas limitaciones del procedimiento de retorta para Este procedimiento es apropiado para muestras denúcleos de pared incluyen: tapones y para núcleos de pared por rotación. El método de extracción por destilación (Dean Stark)a. Los líquidos destilados pueden formar para determinar la saturación de fluidos depende de la emulsiones. destilación de la fracción de agua, y la extracción deb. Se requiere una calibración de aceite y agua solvente de la fracción de aceite de la muestra. Sec. Los volúmenes de aceite <0.1 ml son difíciles de pesa la muestra y la fracción de agua es vaporizada determinar con exactitud. por un solvente en ebullición. Se condensa el agua y
  • 42. se recolecta en un recipiente calibrado. El solvente d. Condensador - El condensador es refrigerado porvaporizado también se condensa, remoja la muestra y agua, de reflujo, de tubo de vidrio, con unaextrae el aceite. La muestra se seca al horno y se envoltura condensadora de aproximadamentepesa. El contenido de aceite es determinado por 11.8 pulgadas (300 milímetros) de largo y unadiferencia gravimétrica. cámara de aire (ver Figura 4-4). El fondo tiene una punta de gotera y el tubo interior debe ser vertical para reducir la dificultad para remover el agua de las superficies del condensador y la trampa. e. Soporte desecante - Se conecta un soporte desecante de tubo de vidrio en la parte superior del condensador cuando se están extrayendo muestras y se utiliza un tapón de caucho cuando el aparato está inactivo. f. Cartuchos de extracción - Se recomienda un cartucho de vidrio con fondo de vidrio poroso para sostener la muestra de tapón. Alternativamente, se puede utilizar un cartucho de celulosa. Sin embargo, los tipos de materiales de cartuchos diferentes a vidrio pueden causar errores en peso por la absorción de agua atmosférica. Además, los cartuchos de vidrio permiten ver el tapón para asegurar que el solvente está goteando y remojando la muestra para una extracción completa. Se puede utilizar un pequeño fragmento de lana de vidrio para cubrir el tapón de núcleo para prevenir erosión por el reflujo de solvente del condensador. Figura 4-4 - Aparato Dean Stark para la Determinación Volumétrica de Agua Figura 4-5 - Aparato de Extracción Dean Stark para la4.3.1.2 Aparatos y Reactivos Determinación Gravimétrica de AguaLos siguientes aparatos son adecuados para este g. Vaso de extracción - Se pueden utilizar vasosmétodo y son ilustrados en la Figura 4-4. El aparato adaptadas con sifones para sostener losdebe ser instalado en una campana de humos o un cartuchos y permitir ciclos alternantes decuarto adecuado para evacuar los vapores del inmersión/drenaje. Esto puede incrementar lasolvente. eficiencia del proceso de extracción. h. Horno de secado - Se puede utilizar un horno dea. General - El aparato consiste de un manto convección o de vació que tenga un control de eléctrico o un aparato calentador con controles temperatura de +2ºC. Se prefiere un modelo a termostáticos. La unidad de prueba de explosión, pero se pueden utilizar destilación/extracción para una muestra consiste modelos que no son a prueba de explosión. Para de un frasco de ebullición, un cartucho, sifón o muestras que contienen grandes cantidades de trampa calibrada, y un condensador. montmorillonita y otras arcillas, se puede utilizarb. Frasco - El frasco es de boca ancha, cuello largo, un horno de humedad para ayudar a preservar y puede contener hendiduras en la base del una capa de agua sencilla o doble para cuello para soportar el cartucho de extracción. aproximarse mejor al estado de hidrataciónc. Sifón - El sifón o la trampa tiene una sección esperado de las arcillas en el yacimiento. (Los graduada marcada en divisiones de 0.1 ml. El niveles de humedad durante los procedimientos sifón graduado puede ser mas grande o mas de secado son importantes para mantener las pequeño para acomodar las muestras con aguas de hidratación apropiadas.) diferentes volúmenes de agua. Junto a la i. Perlas de ebullición - Se pueden colocar glóbulos sección graduada está un tubo o la trampa de de vidrio o pequeños recortes de material de vidrio doblado en ángulo recto con una alundum en el fondo del frasco de ebullición. articulación de vidrio en el extremo. La Estos ayudan a reducir la tendencia del solvente articulación de vidrio tiene una punta de gotera y a "golpearse" cuando se vuelve mas saturado de la abertura en la punta debe ser diseñada para aceite. Si ocurre un golpe o un calentamiento que el solvente que gotea se dirija al centro del excesivo, se crea un proceso de ebullición frasco para asegurar el remojo del tapón de indeseable, contaminando la muestra y núcleo que se encuentra debajo. Una extendiendo el tiempo requerido para la fase modificación en el sifón (Figura 4-5) permite inicial del proceso de extracción por destilación. determinar el agua gravimétricamente. j. Solvente - Tolueno (calidad reactivo) u otro solvente adecuado.
  • 43. periodos mas largos dependiendo del tamaño de la4.3.1.3 Procedimientos/Precauciones muestra de tapón y su permeabilidad. Esto es para asegurar que el solvente utilizado ha extraído todo el4.3.1.3.1 Procedimientos aceite posible del material de tapón. Cuando se trata de aceite viscoso (baja gravedad, alto asfalteno), seSe preparan las muestras utilizando un fluido requiere otro tipo de solvente (ver 3.1) para limpiar elcompatible con el fluido utilizado para cortar el núcleo tapón completamente. Se debe guardar un registroentero o los núcleos de pared perforados en el pozo. completo de los volúmenes de agua recolectados. SeEsto asegura la preservación de aceite residual o la puede incrementar la velocidad de extracción y lasaturación de agua dependiendo del uso del fluido eficiencia utilizando vasos de extracción dotados debase aceite o agua. En el caso de las muestras sifones. Los métodos alternativos que aceleran lacongeladas, se debe utilizar nitrógeno líquido. El extracción implican el uso del aparato descrito hastafluido restante que permanece en la muestra después que la cantidad de agua recolectada se encuentra endel recorte de los extremos debe limpiarse utilizando un punto final estable, y luego se realiza uno de losun material que removerá el fluido superficial pero no siguientes procedimientos con las muestras y losextraerá el fluido del interior como una esponja. Este cartuchos:proceso se asemeja a la acción de una escobilla degoma. La superficie de la muestra debe tener una a. Coloque las muestras en una unidad de fases deapariencia seca (con un brillo opaco) y no brillante con vapor para terminar la extracción de aceite.un exceso de fluido. La muestra de tapón debe b. Coloque las muestras en un limpiador de núcleospesarse con una exactitud de un miligramo (0.001 a presión con CO2-tolueno para terminar lagramos) con una balanza analítica. El proceso debe extracción de aceite. Esto debe limitarse a larealizarse rápidamente para minimizar la evaporación muestras competentes de baja permeabilidadde los fluidos en la muestra. Después del peso final, que no serán alteradas físicamente por estelas muestras y/o cartuchos deben colocarse dentro del proceso.aparato inmediatamente, o deben almacenarse en un c. Coloque la muestra en un extractor Soxhlet pararecipiente para prevenir la evaporación hasta que se alternar la extracción de aceite de tipos inmersióncoloquen dentro del aparato. Este periodo de y drenaje.almacenamiento debe mantenerse al mínimo. La d. Coloque la muestra en un aparato de extracciónnecesidad de pesar cada componente es para de aceite de flujo continuo.asegurar la explicación para la pérdida de peso. e. Alterne entre tipos de solvente (e.g., tolueno yCuando se utilizan cartuchos de extracción, estos se metanol).deben encontrar a temperatura ambiente y debenestar completamente secos. La eficiencia de extracción se evalúa tratando laLas muestras son extraídas con un solvente que no muestra con cloroteno bajo una fuente de luzaporta ni absorbe el agua recolectada. Se puede ultravioleta para determinar si aún existe aceite, queacondicionar el solvente agregando al menos 1 por despide rayos de luz fluorescente, o midiendo laciento de agua por volumen al solvente e hirviendo el densidad del grano de la muestra. Si la densidad desolvente previamente hasta que se estabilice la grano es menor que la anticipada para el tipo de roca,concentración de agua. Algunos laboratorios agregan la muestra puede necesitar una extracción adicional.el 15 por ciento de agua por volumen al solvente. El Luego se debe secar la muestra/el cartucho hastaagua debe estar en exceso de la cantidad requerida lograr un peso estable. Las muestras con altaspara llevar a los solventes comunes al equilibrio saturaciones de solventes inflamables deben sercuando se evapora el agua por ebullición. secados en un horno de convección o de vacío aEl soporte del desecante asegura que la humedad prueba de explosión, hasta que el solvente adicionalatmosférica no afecta el agua recolectada. se evapore antes de meterse al horno. Esto evita unaEl agua puede adherirse al condensador y al costado posible explosión o incendio. Cuando se seca lade la trampa. Este fluido puede causar un error muestra/el cartucho, se debe permitir que se enfríe aapreciable, especialmente para una muestra de tapón temperatura ambiente en un recipiente sellado talde baja porosidad. El agua adherida se puede como un desecador y luego se pesa. No se debedesalojar con un chorro rígido de solvente de una utilizar un horno que agregue humedad a la muestrabotella de presión o un alambre de calibre pequeño para este paso. Sin embargo, cuando se van a medircon un anillo muy pequeño al final. Se utiliza el porosidad y permeabilidad, las muestras quealambre para desalojar físicamente las partículas de contienen grandes cantidades de montmorillonita yagua que no se pueden remover con el chorro de otras arcillas pueden requerir el secado en un hornosolvente. A veces se utiliza detergente para aplanar la de humedad para preservar el estado hidratadozona interfacial solvente/agua para una precisión encontrado en el yacimiento. (El nivel de humedad enmejorada. Pero por lo general no se recomienda el el horno es importante para mantener las aguas deuso de detergente porque los efectos de una hidratación apropiadas para medir permeabilidad yinteracción de fluidos trifásica son impredecibles y se porosidad).alterará la humectabilidad de la muestra. Puede haber errores si no se tiene en cuenta unEl proceso de destilación/extracción continua durante cartucho perforado, la pérdida de pequeñas partículas,un mínimo de 48 horas. Se deben supervisar los y/o la perdida en la superficie de la muestra por la salniveles de agua a diario y se debe parar el proceso precipitada de salmueras concentradas. En el casoúnicamente cuando no hay cambio en el volumen de que ocurra una precipitación de sal pesada, seagua recobrada en 24 horas. Se pueden requerir remueve la sal de la muestra por extracción con
  • 44. metanol u otro solvente similar. Luego se seca y se Porcentaje en peso de Aceite (Gravimétrico) = (Pesopesa la muestra. El peso del agua recolectada en la Inicial - Peso Seco - Peso del Agua) x 100 / Pesotrampa se resta de la pérdida total de peso líquido Inicial de la Muestrapara determinar el peso del aceite extraído de lamuestra de tapón. Las saturaciones normalmente son expresadas comoUn flujo de agua apropiado en el condensador porcentajes de espacio poroso de la muestra. Por lomantendrá la temperatura lo suficientemente fresca tanto, se requieren la porosidad de la muestra, lapara que los vapores se condensen en la tercera parte densidad del agua, y la densidad del aceite. Si eldel fondo de la columna del condensador. agua connata es una solución salina altamente concentrada, la densidad del agua debe corregirse4.3.1.3.2 Precauciones para la sal en la solución. Se aplican los siguientes cálculos:Se deben seguir los reglamentos locales de seguridadcon respecto al uso de reactivos. En general, sin % Agua = Volumen de Agua x 100embargo, se deben tener en cuenta las siguientes Volumen del volumen porosoconsideraciones de seguridad. % Aceite=(Peso Aceite)/(Densidad Aceite) x 100a. El aceite puede contener compuestos que Volumen de Volumen poroso exhiben propiedades cancerígenos y este puede ser inflamable. El contenido líquido de la muestra es reportado conb. El tolueno es moderadamente tóxico por una exactitud del 0.1 por ciento de espacio poroso, absorción por la piel e inhalación. Este posee e.g., 22.1 por ciento de aceite y 43.7 por ciento de propiedades irritantes y anestésicos y es agua. altamente inflamable. Conociendo la salinidad y la densidad de la salmuera,c. Muchos otros solventes, mientras son eficaces uno puede calcular el volumen de salmuera que se para el proceso de remoción de aceite, pueden encontraba en el núcleo del volumen de agua ser peligrosos y tóxicos. Consulte los destilada recobrada de la siguiente manera: reglamentos ambientales pertinentes y las leyes locales que controlan el uso de este solvente. Vbr = [(Vw)(ρw)/ρb] [1.000.000/(1.000.000 - Cs)]d. Los vapores del solvente deben condensarse en la tercera parte inferior del intercambiador de Donde: calor refrigerado por encima de la trampa de agua. Vbr = volumen de salmuera correspondiente al 3e. El analista debe estar atento al cambio en el volumen de agua destilada recobrada del tapón, cm . punto de ebullición del solvente con altura o el Vw = volumen de agua destilada recobrada del tapón 3 cambio en el punto de ebullición del agua debido (e.g. Dean-Stark), cm . ρw = densidad del agua destilada, g/cm . 3 a sal en la solución. El punto de ebullición del solvente debe revisarse para asegurar una ρb = densidad de la salmuera que tiene una temperatura adecuada para la destilación de 3 concentración de Cs de sal, g/cm . agua. Cuando se utilizan fluidos de perforación Cs = la concentración de sales disueltos en la base KCl, el agua filtrado tendrá una salmuera = concentración de sal del orden de 300.000 ppm, (1.000.000)(Peso de la Sal) y por consiguiente, hervirá a una temperatura Peso de la Salmuera ppm mucho mas alta que agua mas dulce. Se sugiere el uso de ortoxileno como reemplazo de tolueno 4.3.1.5 Ventajas en estos casos. Las ventajas de este método incluyen:4.3.1.4 Cálculos a. Las determinaciones del volumen de aguaLos siguientes cálculos son apropiados para este por lo general son bastante exactas.método: b. Generalmente, la muestra no se daña y puede utilizarse para pruebas adicionales.Porcentaje en peso de Agua (Gravimétrico) = (Peso Sin embargo, su humectabilidad puede serdel Agua) x 100 alterada y ciertas arcillas (ejemplo, Peso inicial de la Muestra montmorillonita) o yeso también pueden ser sujetos a cambios. ó c. Se utilizan temperaturas relativamente bajas [212ºF (100ºC)]; por lo tanto, se remuevePorcentaje en peso de Agua (Volumétrico) = poco o nada de las aguas de hidróxilo en la(Volumen del Agua) x (Densidad del Agua) x 100 / arcilla.Peso inicial de la Muestra d. El procedimiento es sencillo y requiere poca atención durante la destilación.Porcentaje en peso de Sólidos (Gravimétrico) = Pesode la muestra seca x 100 / Peso inicial de la Muestra 4.3.1.6 Limitaciones Las limitaciones de este método incluyen:
  • 45. a. Pueden aparecer errores en la 4.3.1.7. Exactitud/Precisión determinación de agua debido a los siguientes: No existen normas documentadas y la exactitud de los1. El agua atmosférica se condensa en el métodos no puede evaluarse. Sin embargo, con los condensador cuando la humedad procedimientos de calibración mencionadas en atmosférica es alta. Se pueden utilizar 4.3.1.8, la reproducibilidad del volumen de agua si se tubos disecantes para evitar este problema. puede evaluar. Unos procedimientos similares2. El agua se evapora de la muestra a evalúan la exactitud del volumen de aceite. En temperatura ambiente cuando esta no se muestras relativamente pequeñas o muestras que instala inmediatamente en el extractor con la contienen una alta saturación de gas con volúmenes circulación de agua de condensador. residuales de aceite y agua, el error porcentual para3. Las perlas de agua se adhieren al vidrio las saturaciones de líquidos puede ser +50 por ciento sucio en el brazo lateral o el condensador. de los valores medidos. El error porcentual será4. Se puede precipitar la sal dentro de la significativamente menor cuando se incrementan los muestra por salmueras connatas (agua volúmenes de líquidos. intersticial salina). Esto puede resultar en cambios significativos en la porosidad y/o 4.3.1.8 Calibración permeabilidad. Se puede remover la sal de la muestra con una extracción por metanol. Se debe revisar la exactitud de la medición de agua5. Se requiere una corrección por la mayor regularmente para asegurar que no haya ningún error densidad del agua salada cuando la sistemático que afecte los resultados. concentración total de sólidos se pasa de 20.000 ppm (ver 4.3.1.4, Ecuación 5). a. Para determinación gravimétrica - Los pesos6. El secado incompleto de solventes. conocidos de agua agregado a los extractores7. La pérdida de agua debido a que las son comparados con los pesos del agua uniones en el frasco de extracción no son recobrada por extracción bajo condiciones herméticas, o que las temperaturas de idénticas a aquellas utilizadas en la extracción de extracción sean demasiado altas, o de un una muestra de arena de aceite. Los factores de flujo de agua insuficiente en el condensador. corrección de agua pueden cambiar debido a la8. Se debe considerar la flotabilidad de la eficiencia de los condensadores utilizados en el densidad del aire solo cuando la muestra se equipo. Abajo se enumeran los valores típicos: pesa con una precisión de 0.1 mg.9. El tiempo de extracción puede ser Peso Corregido Agua = (Peso Agua x a) + b insuficiente.10. La saturación de agua puede ser demasiado Donde: a y b, respectivamente, son la pendiente y la alta si las muestras contienen grandes intersección de la ecuación de calibración, es decir, a cantidades de yeso (ver 4.8) o arcillas de = 1.003, +0.001; b = 0.090, +0.009. montmorillonita (agua de hidratación). Los valores de permeabilidad y porosidad b. Para determinación volumétrica - Se utiliza una también pueden alterarse si las aguas de bureta calibrada para dar volúmenes de agua hidratación presentes en el yacimiento son conocidos en la trampa de agua. Las trampas removidos durante los procedimientos de deben tener un error de escala máximo de 0.002 extracción y secado (se prefiere el secado ml. Se pueden calcular y aplicar los factores de en un horno de humedad). corrección de volumen si es necesario.11. Si no se conoce la verdadera densidad del aceite, se introduce un error en el cálculo de 4.3.2 Núcleos de Diámetro Completo saturación de aceite porque se debe suponer un valor para la densidad del 4.3.2.1 Principios de Análisis aceite.b. Los volúmenes de aceite no se encuentran El método de extracción por destilación para directamente y pueden ser erróneos debido determinar las saturaciones de fluidos en muestras de a los siguientes: diámetro completo es gobernado por los mismos1. Agua adicional recolectado o perdido de la principios y procedimientos que aquellos utilizados en muestra mencionada arriba. las muestras de tapón (ver 4.3.1.1). A continuación se2. Pérdida de sólidos. tratan las diferencias en el procedimiento y equipos:3. Limpieza incompleta del aceite.4. Secado a una temperatura más alta que la 4.3.2.2 Equipos temperatura de extracción puede remover agua de hidratación adicional y dar un valor A continuación se relaciona el equipo necesario para exagerado para el volumen de aceite. realizar este método:c. La humectabilidad de la roca puede alterarse. a. Recipiente de vidrio – El recipiente utilizado parad. El material de la arcilla puede alterarse, y acomodar la muestra con su diámetro total debe esto puede resultar en unas mediciones de ser más grande que el recipiente de análisis de permeabilidad erróneas.
  • 46. tapones con un volumen de solvente más grande logísticas de almacenamiento y/o disposición son para la extracción de petróleo. más complejas.b. Trampa – La trampa o brazo tiene que ser lo d. Se necesitan períodos más largos para el suficientemente grande como para acomodar el proceso de destilación y limpieza de las muestras volumen de agua presente en muestras más y por lo tanto se disminuye la puntualidad en el grandes. La sección graduada de este reporte de datos. instrumento debe tener divisiones de 0.1 ml. e. Se deben supervisar y observar muyc. Protector de Extracción de la Muestra – En cuidadosamente las normas de salud y seguridad términos generales no se utilizan cartuchos para debido a los grandes volúmenes de vapores y trabajar con muestras de diámetro completo. En solventes comprendidos. su lugar se puede utilizar un material envolvente hecho de algodón no blanqueado para prevenir la 4.3.2.7 Exactitud / Precisión pérdida de finos del núcleo de diámetro completo. Los cartuchos normalmente utilizados Consultar 4.3.1.7. en el análisis de tapones no son fabricados en tamaños que se ajusten a los núcleos de 4.3.2.8 Calibración diámetro completo. Consultar 4.3.1.8.4.3.2.3 ProcedimientosLos procedimientos son iguales a aquellos para las 4.3.3 Análisis de Núcleos con Presiónmuestras de tapón con la excepción de que los pesos Retenidade las muestras deben aproximarse a la décima degramo (0.1). También, el tiempo de limpieza de 48 4.3.3.1 Introducciónhoras se puede extender con el fin de limpiartotalmente las muestras de volumen mayor. El objetivo del análisis de núcleos con presión retenidaFrecuentemente se requiere mas tiempo y una es proporcionar datos de saturación de fluidos sobrelimpieza adicional. núcleos para los cuales se ha minimizado la expulsión de fluidos durante la recuperación de barril evitando la4.3.2.4 Cálculos disminución de presión del fondo del hueco a condiciones de superficie. Una válvula de bola sella elVer ecuaciones en 4.3.1.4. barril y evita la caída de presión natural mientras se4.3.2.5 Ventajas lleva el barril a la superficie. Además, el barril está diseñado para mantener la presión predeterminadaConsulte 4.3.1.5. Existen las siguientes ventajas durante la recuperación con una provisión de presiónadicionales cuando se realiza esta prueba en núcleos que compensa la pérdida de presión debido a unade diámetro total: temperatura menor en la superficie.a. No se requiere una balanza analítica de alta Se minimiza la purga del núcleo con fluido filtrado de precisión debido a que los pesos se calculan perforación antes de que el núcleo entre en el barril únicamente hasta la décima de gramo (0.1). con un fluido de perforación especial que disminuye lab. La pérdida de granos durante los procedimientos pérdida de agua, tiene una alta tasa de penetración de de manejo y prueba no es tan crítica como lo es corazonamiento, un bajo balance excesivo de fluido con tapones, pero aun así debería minimizarse. de perforación, y un diseño especial de broca.c. Los volúmenes de agua recolectada son bastante Además, antes de corazonar, el cilindro interior es por grandes en comparación con aquellos asociados lo general llenado con un gel de baja invasión. Este con los análisis de tapones. Por lo tanto, las material minimiza la invasión adicional de filtrado de lecturas de agua necesitan registrarse fluido de perforación por medio de imbibición aproximados al 0.1 ml. desplazando el fluido de perforación de la superficied. Puesto que los volúmenes de petróleo son del núcleo mientras el núcleo entra en el barril. determinados por diferencia gravimétrica, los La saturación de fluidos es la cantidad de aceite y valores finales no se afectan en la misma agua presente en el núcleo en condiciones de extensión por pequeños errores en medición laboratorio. La alteración de las saturaciones de fluido como aquellos determinados en tapones, excepto originales por medio de purgas solo se pueden definir con muy bajas saturaciones de petróleo. cualitativamente. Cualquier invasión de filtrado de fluido de perforación altera las saturaciones de los4.3.2.6 Limitaciones valores in situ a menos que las saturaciones in situ estén a condiciones residuales de invasión de agua.Existen las siguientes limitaciones cuando se analizan En yacimientos de baja presión, la invasión de filtradonúcleos de diámetro completo: se minimiza utilizando espuma como fluido dea. Se requieren equipos más costosos como por perforación. Con las precauciones anteriores, las ejemplo material de vidrio, hornos, sierras. saturaciones bajo estas condiciones pueden reflejarb. Se necesita un mayor espacio en el laboratorio. saturaciones cercanas a los valores in situ.c. Se utilizan volúmenes más grandes de solventes Se indican los procedimientos para el manejo en el y por lo tanto la inversión es mayor. Las sitio de perforación.
  • 47. 4.3.3.2 Principios del Análisis cilindro interior para facilitar la remoción de la muestra congelada.Los núcleos se mantienen congelados con hielo seco e. Frasco dewar de Dos Litros de Capacidad –hasta que se inicia el análisis de laboratorio. Esto Utilizado para sumergir la muestra de manerareduce la presión de poros, congela el agua, periódica dentro del nitrógeno líquido para ayudarinmoviliza el petróleo y atrapa el gas que no se licúa ni a la limpieza y para mantener el corazónse congela a la temperatura del hielo seco. congelado.Mientras se permite que el núcleo se descongele en f. Herramientas para la remoción del Fluido delas celdas de recolección de gas, el gas sale de la perforación o del Gel de baja invasión – Sesolución y expulsa tanto aceite como agua que son incluyen varias herramientas como cuchillos,atrapados en un tubo receptor en el fondo de la celda. guantes aislantes, un martillo pequeño etc.El gas es recolectado en el espacio vacío dentro de la g. Celdas para la Recolección del Gas – Son celdascelda. Este volumen de fluido no necesariamente equipadas con un medidor de presión pararefleja la cantidad de fluido producido por la determinar los volúmenes de gas que se handisminución de presión de un núcleo convencional escapado del barril y de la muestra misma y queporque ambas condiciones de presión y temperatura permiten análisis cromatográficos de gas.diferentes existen en el yacimiento. h. Cilindros para la Recolección de Gas (250 centímetros cúbicos) – Se utilizan para la tomaLa pérdida de granos debe mantenerse a un mínimo de muestras del gas presente en la celda conpara una mayor exactitud dado que los volúmenes de destino al análisis cromatográfico.petróleo son determinados por los pasos del análisis i. Centrífuga – Se utiliza para centrifugar los tubosde extracción por destilación y la extracción de de recepción presentes en la celda desolventes empujados por gas. recolección de gas para de esta manera obtener una buena separación de las fasesSi no hay gas libre presente en la zona corazonada y petróleo/agua/sólidos.el núcleo se captura por encima del punto de burbuja j. Lámpara de Calentamiento – Se utiliza paradel petróleo, la saturación total de líquido debe ser mezclar el gas dentro de la celda de recolecciónigual al espacio poroso después de aplicar un factor antes de tomar la muestra.de formación volumétrico en el petróleo. Las k. Bomba de vacío portátil – se utiliza para hacersaturaciones no deben variar mas del +5 por ciento. vacío en la celda de recolección de gas y en losEl análisis de la invasión del filtrado nos permite cilindros de 250 centímetros cúbicos antes de laevaluar la alteración de la saturación de fluidos de sus recolección del gas.valores in situ. Las curvas de flujo fraccional de l. Tubos de Acero Inoxidable – [de diámetro de 3permeabilidad relativa ayudan mucho en este proceso pulgadas (76.2 milímetros) con fondos de malla]de evaluación, si están disponibles. En la sección – las muestras de núcleo se colocan en estos4.3.7 se incluye un análisis más detallado respecto a tubos y de esta manera se evita que hayaestos principios de invasión. pérdidas de granos durante los procesos de recolección de gas y pasos de extracción por4.3.3.3 Equipos destilación del análisis. m. Material Quirúrgico Envolvente – Utilizado paraLos siguientes equipos son necesarios para el análisis encapsular las muestras de núcleo durante eldel núcleo de presión retenida. Estos ítems son proceso de extracción con CO2 para de estaconsiderados exclusivos para el análisis de núcleos de manera minimizar la pérdida de granos.presión retenida. No se incluyen dispositivosutilizados para el análisis estándar de núcleos. 4.3.3.4 Procedimientosa. Cajas para el almacenamiento de núcleos - Cajas 4.3.3.4.1 Procedimientos para la Preparación utilizadas para el almacenamiento del núcleo del Núcleo congelado hasta iniciar el análisis. Las cajas deben tener el tamaño suficiente para contener Los procedimientos para la preparación de la muestra secciones de núcleo de 5 pies (1.52 metros) en incluyen los siguientes: su cilindro interior y suficiente hielo seco para mantener el núcleo en estado congelado. Estas a. Las muestras de corazón, encapsuladas en tubos cajas deben ser aisladas para minimizar la de acero y congelados en recipientes de hielo sublimación del hielo seco. seco, se llevan del pozo al laboratorio.b. Hielo seco – Se utiliza para mantener la muestra b. Cada núcleo congelado y encapsulado en tubos o núcleo congelada hasta que se inicie el se coloca en un recipiente lleno de hielo seco análisis. unido a una máquina de corte. Se cortan dosc. Nitrógeno Líquido – Se utiliza para cortar los ranuras diametralmente opuestas a lo largo del barriles que contienen el corazón y también tubo de acero a una profundidad ligeramente durante su preparación, en los procesos de menor que el grosor de la pared del tubo. El limpieza, perforación de tapones y revestimiento nitrógeno líquido es dirigido hacia el punto de de muestras de diámetro completo. corte para asegurar una temperatura de tubo yd. Máquina de Corte – Utilizada para cortar ranuras corazón igual o menor que la temperatura del diametralmente opuestas por todo el largo del hielo seco.
  • 48. c. Se separa el tubo en dos mitades y se retira la consecutivas nos indiquen equilibrio en el muestra congelada. sistema.d. Se retira también el gel de baja invasión que se f. Las muestras de gas emitido se pueden recoger encuentra congelado con procedimientos de en más de una celda. La muestra de gas que se raspado y cepillado. Las secciones de muestra recoja en una celda distinta a la primaria se se sumergen en nitrógeno líquido periódicamente analiza para determinar la gravedad y el para de esta manera garantizar que permanece porcentaje molar del gas. Se miden también los congelado. volúmenes de petróleo y agua que se recojan. See. Las muestras se examinan visualmente para determina el contenido de cloruro y de bromuro determinar características litológicas y se en el agua y se halla la gravedad del petróleo. seleccionan las muestras para el análisis. g. Se retiran de la celda la muestra y el cilindrof. Los extremos de cada segmento de corazón correspondiente, se pesan y se colocan en un seleccionado son cortados con una sierra aparato de destilación que se ha preparado con diamantada utilizando nitrógeno líquido como anterioridad. refrigerante. Los segmentos cortados de núcleo congelado se envuelven en plástico y papel 4.3.3.4.3 Procedimientos de Extracción aluminio y se almacenan bajo hielo seco hasta Destilación (Dean – Stark). que se inicien las pruebas de laboratorio. La envoltura plástica y el papel aluminio protegen al Los procedimientos de Extracción núcleo de daños por sublimación Destilación incluyen los siguientes pasos:g. Un cuidado especial mientras el cortador abre el barril asegura un adecuado manejo del corazón. a. Se coloca la muestra en un aparato de El uso de una malla pesada sobre el barril Extracción Destilación (ver sección 4.3.1.2), se durante el proceso de corte previene heridas al ensambla el sistema y se aplica calor para analista si el barril se llegara a desprender debido destilar el agua restante que permanece en la a la excesiva presión interna causada por la muestra y para extraer el petróleo que queda. expansión del fluido de perforación durante la b. Cuando se completa el proceso de destilación, se congelación. Los bolsillos de gas natural donde registra el volumen de agua, el cual se determina el corazón se perdió dentro del barril pueden por lecturas consecutivas. Se retiran la muestra y encenderse en el aire. El ambiente de dióxido de el dedal y se colocan en un horno de vacío a 240 o o carbono y nitrógeno que rodean el barril durante F (116 C) para de esta manera retirar el el corte deben evitar que esto suceda. solvente de extracción. Cuando se complete el proceso de secado, se sacan del horno la4.3.3.4.2 Procedimientos para la Recolección muestra y el dedal, se dejan enfriar en presencia del Gas de un desecante y luego se vuelven a pesar. c. Se determina el volumen de petróleo adicional Los procedimientos para recolección del extraído de manera gravimétrica, utilizando la gas incluyen los siguientes: densidad del petróleo la cual ha sido determinada a partir del petróleo producido en el paso dea. La muestra de núcleo cortada y congelada se recolección de gas. Se corrige el volumen del coloca en un cilindro metálico de paredes agua destilada para de esta manera obtener el delgadas con una malla fina en el fondo, se pesa volumen de equivalente de agua que tiene la rápidamente y se coloca en el sistema de misma salinidad que la del agua presente recolección de gas (ver figura 4-6) recogida durante la fase de recolección de gas.b. Se ensambla inmediatamente el sistema y se Si el agua expulsada durante la recolección del evacua durante 45 segundos para retirar el aire gas se contamina con filtrado de fluido de sin sacar el gas de la muestra. Se permite la perforación, el agua recuperada durante la fase descongelación de la muestra a temperatura de recolección de gas puede que no tenga la ambiente. misma salinidad si se le compara con agua dec. El agua y el petróleo que salen por causa del formación menos contaminada localizada en el gas en movimiento se recogen en un tubo centro de la muestra. graduado que está unido a la celda de d. La muestra junto con todos los granos perdidos recolección de gas. se envuelve con material quirúrgico envolvented. El gas que sale se recoge en la celda de para minimizar la pérdida de granos antes de recolección respectiva. El sistema viene hacer procedimientos adicionales de extracción. equipado con un medidor de presión que permite el monitoreo de la presión dentro de la celda. Si 4.3.3.4.4 Saturación y Extracción de Solvente la presión en la celda excede los 0 psig, se abre Empujado por Gas una celda secundaria la cual ha sido evacuada con anterioridad para de esta manera recoger Los procedimientos de saturación y extracción de cualquier cantidad de gas adicional. solvente empujado por gas incluyen:e. Se registran periódicamente los valores de presión barométrica, temperatura ambiente, a. Se pesan las muestras en el material envolvente presión del sistema y volúmenes de líquido **y se colocan en el extractor de solventes producido. Se considera que la muestra se empujado por gas donde son sometidas a una descongeló completamente cuando las lecturas limpieza posterior utilizando tolueno cargado con
  • 49. o o dióxido de carbono y calentado a 180 F (82 C). El volumen del gas se expresa en ml a condiciones Esta fase tiene como objetivo retirar cualquier estándar aceite remanente. La pérdida de peso resultante La gravedad del gas = (densidad del gas, g/ml) / de este proceso de extracción representa el peso (densidad del aire, g/ml) del petróleo adicional que ha sido retirado y que Densidad del Aire a condiciones estándar = 0.0012232 se convierte en volumen de petróleo utilizando la g/ml densidad calculada previamente. En términos Las condiciones estándar – STP – son la temperatura prácticos, para determinar el volumen de petróleo a 0 grados centígrados y la presión a una atmósfera. se utiliza la perdida de peso total que se obtiene El término (1-fracción de aire) es un factor de a partir de los procesos de destilación extracción corrección. La evacuación de la celda de recolección y extracción de solvente al cual se le resta el retira todo el contenido de aire del sistema excepto un peso del agua recuperada. 5% y se pueden formar fugas pequeñas en el sello deb. Las muestras se colocan en un horno de la tapa que hace que entre aire al sistema. La convección (también denominado horno de cantidad de aire presente se determina haciendo un o vacío) y se someten a un secado a 240 F (116 análisis de una muestra de gas obtenida a partir de la o C) hasta que el peso se estabilice. Para aquellas celda de recolección. muestras que tienen grandes cantidades de montmorillomita y otras arcillas, es posible utilizar El peso del gas se utiliza para revisar el balance un horno de humedad para de esta manera material de la pérdida de peso total que resulta al mantener la capa de agua sencilla o doble y de extraer el gas, el petróleo y el agua de la muestra esta manera aproximarse a las interacciones teniendo en cuenta la pérdida de peso que ya se ha arcilla / agua que se espera encontrar en el calculado. yacimiento (es importante mantener los niveles de humedad durante el secado para mantener b. Saturaciones: las aguas propias de hidratación).c. Se miden las porosidades de diámetro completo Saturación del Petróleo = junto con las permeabilidades al aire horizontales (gcc Volumen Petroleo+vol Petróleo dest. Extr + Vol en cada segmento de la muestra. En los casos CO2 Extrac. Petról) x 100 donde se combinen más de una muestra en un pie de análisis, estos valores se pesan en Volumen Poroso porciones representativas para un pie y se promedian para llegar a un valor promedio. Saturación de Agua =d. Las saturaciones de líquido en las condiciones (gcc Volumen de agua + Volumen de agua por Dest del tanque se calculan utilizando el volumen Extrac) x 100 poroso total de todos los segmentos que Volumen Poroso componen la muestra y el total de petróleo y de agua que se recuperaron de estos segmentos. El Donde: volumen de gas que se recogió de las muestras se determina a partir del volumen conocido del gcc Volumen de agua = volumen de agua por 3 sistema de recolección de gas, el cual se corrige recolección de gas, en cm por los volúmenes de grano y la tara y a partir del gcc Volumen de petróleo = volumen de petróleo por 3 contenido total de líquido y sal. Este volumen de recolección de gas, en cm gas se corrige posteriormente a condiciones La saturación del petróleo se expresa como estándar. porcentaje de volumen poroso La saturación de agua se expresa como porcentaje de4.3.3.5 Cálculos volumen poroso Todos los volúmenes de petróleo y agua son en ml.Se utilizan los siguientes cálculos en este caso:a. El volumen de gas a temperatura y presión estándar y el peso del gas se calculan así: c. Volumen de Agua a partir de la destilaciónVolumen de Gas = extracción – ver la sección 4.3.2Volumen celda de recolección de gas x presión de la d. Volumen poroso y Corrección de la densidad de celda x 520 x (1- fracción aire) grano – cuando no hay remoción de sales de las 14.7 x (460 + temperatura) muestras, las correcciones de volumen poroso y de densidad del grano se efectúan con base enPeso del Gas = Volumen del gas x 0.0012232 x la salinidad del agua, la cual se determina a partir Gravedad del Gas del agua producida durante la colección de gas y la depleción de presión. También se puedeDonde: utilizar metanol para remover la sal de la muestra.El volumen de la celda se expresa en mlLa presión de la celda se expresa en psia Volumen poroso (corregido) =La temperatura se expresa en grados F Volumen poroso + Volumen de agua x salinidad NaClEl peso de gas se expresa en g. C
  • 50. Donde: e. El lavado se minimiza cuando se disminuye el sobre balance de fluidos de perforación duranteEl volumen del poro se expresa en ml. el corazonamiento. Esto se consigue utilizandoEl volumen del agua a partir del proceso de destilación fluidos de perforación de pérdida baja yextracción se expresa en ml. penetrando la formación tan pronto como seaLa salinidad del NaCl se expresa en g / ml de agua posible manteniendo al mismo tiempo un buendestilada nivel de recobro. En ciertas situaciones, comoC = 2.165 g/ml (densidad de NaCl). por ejemplo presión depletado en el fondo del pozo, el utilizar una espuma estabilizada comoDensidad de Grano (corregido) = fluido de perforación nos minimiza el lavado. No obstante, si la espuma se rompe durante elPeso de la muestra - (Volumen de Agua x Salinidad corazonamiento, el corazón está sujeto a altasNaCl) pérdidas de fluido surfactante y ocurre unVolumen Total - Volumen Poroso (corregido) apreciable lavado. f. La capacidad que se tenga para capturar agua yDonde: petróleo en la muestra proporciona una ventajaLa densidad de grano está en g/ml muy clara con respecto a los análisisEl volumen de agua por destilación-extracción está en convencionales y de esponja. Si se captura todaml. el agua que existía en la muestra al completar elLa salinidad de NaCl está en g/ml corazonamiento, es posible determinar elVolumen total está en ml volumen filtrado del gas, petróleo o agua que seEl volumen poroso está en ml. desplazó durante las operaciones de muestreo. Si se conocen las saturaciones medidas y la4.3.3.6 Ventajas y Limitaciones: cantidad de filtrado, la alteración de la saturación durante el corazonamiento se puede evaluar deLas ventajas / limitaciones de este método son: manera cualitativa utilizando las características de flujo fraccional de permeabilidad relativa de laa. El corazonamiento con presión retenida es una formación. operación costosa, meticulosa y toma su tiempo realizarlo. Se requiere un hueco recto y limpio Por su parte, las muestras convencionales y de que contenga una espuma o fluido de perforación esponja permiten únicamente la determinación de especialmente formulado. filtrado residual una vez se ha completado elb. Se debe ubicar un laboratorio que incluya los corazonamiento debido a que los fluidos se expulsan equipos especiales necesarios y supervisores durante el retiro de la muestra. Puesto que la mayoría expertos tan cerca al pozo como sea posible del filtrado se localiza en la periferia de la muestra, la dado que puede ser difícil transportar con medición del filtrado es erróneamente baja. En una seguridad un núcleo congelado por grandes muestra convencional, la saturación del petróleo distancias. también se reduce durante el proceso de depleción dec. El análisis suministra saturaciones de fluido que la presión, aunque este petróleo puede quedarse en la son más indicativas de los valores de saturación esponja y luego analizarse. Si las saturaciones del in situ si se le compara con otros análisis petróleo están cercanas a las residuales, el valor de convencionales. La capacidad para evitar una Kg / Ko es tal que usualmente muy poco petróleo es expulsión de fluido durante el retiro de la muestra expulsado por empuje de gas. (caída de la presión) impide que haya alteraciones en la saturación durante el retiro de g. Puesto que el gas se retiene dentro de esta la muestra. Consulte las ventajas y limitaciones muestra, es posible medir el volumen del gas así que tiene el proceso de limpieza en la destilación como su composición. Estos valores son extracción (secciones 4.3.1.5 y 4.3.1.6) para de importantes cuando se evalúen las eficiencias de esta manera entender el impacto sobre la barrido a partir de la inyección del gas. Las determinación de la saturación. saturaciones residuales en zonas con un barridod. Minimizar el lavado del espacio poroso durante el alto permiten la evaluación de varias propiedades corazonamiento es otro factor que debe petrofísicas de la roca a saturación residual una considerarse para obtener valores cercanos de vez se ha inyectado el gas. los valores de saturación in situ. Los h. Las relaciones de gas – petróleo, cuando se procedimientos de corazonamiento con presión promedian en un intervalo, han concordado retenida están diseñados para evitar alteraciones favorablemente con las mediciones de por la caída de presión, pero no por el lavado. producción. Como resultado, las saturaciones de los núcleos i. La gravedad del petróleo puede determinarse por recuperados normalmente en fluidos de cada pie en todo el intervalo de la muestra para perforación base agua nos indican valores de así determinar si esta gravedad cambia de saturación de aceite in situ solo si el lavado del acuerdo con la profundidad. Los cambios de filtrado es mínimo (ver 4.3.7). Si se presenta una gravedad deben ser apreciables para ser gran cantidad de lavado, las saturaciones observados por este método. medidas indican mas bien los valores residuales. j. El diámetro de los núcleos de presión es en la Esto es importante para la evaluación de actualidad 2.5 a 3.75 pulgadas (64.5 – 95.3 proyectos de recobro terciario. milímetros). El diámetro más pequeño aumenta
  • 51. la proporción que hay entre el área de superficie de los volúmenes ya medidos debe estar en un y el volumen. El efecto de la invasión del filtrado valor de 5 ml. del fluido de perforación y la alteración de la c. Las balanzas se deben revisar a intervalos saturación es mayor en este caso que en un regulares de tiempo para garantizar la exactitud corazón con diámetro más grande. Al igual que en las mediciones. en cualquier medición o análisis, el grado de exactitud disminuye a medida que se disminuye 4.3.4 Análisis de Corazones en Esponja el tamaño de la muestra. Por lo tanto, a medida que se aumenta el diámetro del corazón 4.3.4.1 Principios de Análisis: pequeños errores de medida tendrán menos impacto sobre los análisis en corazones de En esta técnica la muestra entra en una manga hecha presión retenida. con esponja de Poliuretano o de celulosa / poliuretano de media4.3.3.7 Exactitud / Precisión pulgada de espesor la cual se coloca dentro de un tubo de aluminio. A medida que la muestra se acercaLa exactitud / Precisión de este método es: a la superficie, los gases en expansión desplazan el crudo que se captura por medio de una manga hechaa. Saturaciones de Fluido – Los límites de exactitud de esponja (el agua es capturado por una manga para la determinación de fluidos para cada fase hecha de esponja mojado por agua). del análisis se indican a continuación: La manga hecha de esponja y humedecida con 1. Recolección de gas: Los volúmenes de petróleo está hecha de poliuretano y tiene una fluido son ±0.5 ml. Los volúmenes de porosidad de aproximadamente el 70%. Tiene la agua (destilación extracción) son ±0.5 capacidad de comprimirse hasta llegar a niveles de ml. porosidad casi nula. La esponja se satura con 2. Extracción con Solvente empujado por salmuera antes de introducirla en el pozo. Si se gas: Volumen del petróleo es ±0.1 g o conocen las propiedades de la salmuera de la ±0.1 ml. formación, esta solución utilizada para saturar la esponja debe corresponder con la salinidad yb. Volumen del gas – El volumen del gas se densidad del agua en la formación a ser corazonada. determina utilizando la Ley de Boyle. El volumen Cualquier cantidad de petróleo que salga de la de gas resultante es ±2% del volumen real. Las muestra va a desplazar el agua presente en la variables que se utilizan en el cálculo del esponja y se distribuirá en una capa delgada sobre las volumen de gas tienen una exactitud que se paredes de los poros de la esponja. describe así: La esponja mojado por el agua está hecha de una Volumen de la Celda = ±5 mezcla de fibra de celulosa con poliuretano. Laml esponja se satura con aceite mineral seco antes de introducirse en el pozo a corazonar, con un fluido de Temperatura de la Celda = ±0.5 perforación base aceite. El objetivo es capturarFahrenheit cualquier cantidad de agua que escape de la muestra Presión de la Celda = ±0.2 en el momento en que sale a la superficie.psia Fracción de aire = ±0.5 4.3.4.2 Sistemasmolar % 4.3.4.2.1 Equipo4.3.3.8 Calibración Una sierra de mesa de alta velocidad y al menos unaLos aspectos relacionados con la calibración incluyen hoja de por lo menos 10 pulgadas (25.4 centímetros) los siguientes: de diámetro hecha de carburo de diamante y un motor de 1.5 caballos de potencia para abrir el barril dea. Los tubos de recepción ubicados en las celdas aluminio. de recolección de gas y los aparatos de destilación extracción deben calibrarse con agua 4.3.4.2.1.1. Equipo para el Análisis de la Esponja desionizada en una balanza que puede medir impregnada de Petróleo centésimas de gramo (0.01 g). Los pesos hallados en cada intervalo se convierten a Se requiere el siguiente equipo adicional para el volúmenes utilizando la densidad del agua a la análisis de esponja mojada por petróleo: temperatura adecuada. Se deben determinar volúmenes en los tubos de recepción para cada a. Recipiente para sostener la esponja (una lata lectura de 10 ml. Se interpola para determinar los metálica, un Soxhlet grande etc.) volúmenes reales entre los volúmenes b. Un espectrómetro para determinar la cantidad de calibrados. crudo en solución, es decir:b. Los volúmenes en las celdas de recolección de 1. Un espectrómetro visible (detecta la gas se deben calibrar utilizando un gasómetro o intensidad del color del crudo) un medidor exacto. Cada celda se evacua y se 2. Un espectrómetro de Fluorescencia determina el volumen. El grado de repetibilidad Ultravioleta (detecta aromáticos)
  • 52. 3. Un espectrómetro infrarrojo próximo (detecta los enlaces C – H y los asfaltenos). Debido a que la esponja se satura previamente con 4. Espectrómetro de resonancia Magnética agua y es altamente compresible, cualquier análisis de Nuclear (detecta el cambio en C-H) la cantidad de aceite en la esponja debe medir el 5. Balanza analítica para preparar los aceite directamente, y no debe inferir el volumen de estándares de extractos de crudos que se aceite de una medición del agua en la esponja y la utilizan en la calibración de la respuesta porosidad (como se hace en el método de extracción espectroscópica. por destilación para medir las saturaciones de aceite 6. Cromatógrafo de gas (opcional). en rocas).4.3.4.2.1.2 Equipo para el Análisis de la Debido a que el petróleo en la esponja se ha Esponja Mojada por Agua distribuido uniformemente en una capa delgada sobre la esponja mojada por aceite, la compresión mecánicaAdemás de 4.3.4.2.1, el análisis de esponja mojada de la esponja no constituye un buen método parapor agua requiere un aparato de extracción por tratar de recobrar el aceite que ha sido capturado allí.destilación estándar (por ejemplo, Dean-Stark) paradeterminar el volumen de agua recobrado (ver 4.3.2). Se puede utilizar un instrumento de Resonancia Magnética Nuclear de diámetro interior grande, como4.3.4.2.2 Reactivos por ejemplo un detector de imagen NMR, directamente para determinar la cantidad de aceite en4.3.4.2.2.1 Análisis de Esponja Mojada por Aceite la esponja, siempre y cuando la manga de esponja se retire del forro de aluminio conductor de electricidad.Se utiliza cualquier buen solvente de crudo que: Este método directo de NMR se volverá cada vez más atractivo a medida que el costo de medición disminuyaa. No tenga color visible, si se utiliza el y la disponibilidad de NMR aumente. espetrómetro visible.b. No tenga aromáticos, si se utiliza el Desde 1993, el método menos costoso y mas espectrómetro de fluorescencia ultravioleta. ampliamente aplicado, y el que se recomienda aquí,c. Preferiblemente que no tenga enlaces C-H, si se es la disolución del solvente del crudo capturado utiliza el espectrómetro de infrarrojo próximo o el seguida de una determinación espectroscópica de la espectrómetro de resonancia magnética (por cantidad de crudo en solución. Como la esponja ejemplo, clorocarbonos o clorofluorcarbonos puede estar sujeta al ataque de solventes durante el libres de hidrógeno). paso de disolución, el se deben seleccionar solventes que sean suaves con la esponja o asegurarse que los4.3.4.2.2.2 Análisis de la Esponja Mojada por Agua análisis posteriores no se afecten por los componentes de la esponja disueltos al mezclarse conCualquier solvente estándar para destilación el crudo disuelto. Para la determinaciónextracción, por ejemplo el tolueno. espectroscópica, se debe elaborar una curva de calibración inyectando volúmenes o pesos conocidos4.3.4.3 Procedimiento/Precauciones de crudo en partes de la esponja y luego extraer la esponja con el solvente para determinar la respuesta4.3.4.3.1 Manejo en el Sitio de Perforación espectroscópica de los extractos. Las muestras de esponja deben tomarse del mismo lote de esponja queEn el sitio de perforación, se debe tener cuidado para utilizado en el corazonamiento. Si se utilizan lotesno sacudir los extremos del forro de la esponja, diferentes de esponjas durante el corazonamiento, seporque esto puede causar cambios de posición del recomienda elaborar una nueva curva de calibración.núcleo de roca en el barril resultando en una falla enel apareamiento entre la esponja y la roca. Aunque el 4.3.4.3.3 Análisis de Esponja Mojada por Aguanúcleo de esponja debe mantenerse fresco,congelarlo con la roca aun adentro puede resultar en La esponja mojada por agua es higroscópica, así queel riesgo de inducir fracturas en el núcleo de roca. se debe tener especial cuidado para evitar que la esponja absorba humedad del ambiente porque estoPara ciertas formaciones, como por ejemplo los podría tener un impacto en el análisis final para lacarbonatos que tienen fisuras o que están fracturados, saturación de agua. Se pueden realizar análisisel núcleo puede romperse y acuñarse en la esponja estándar de destilación por extracción en la esponjacausando amontonamiento. El corazón de esponja de mojada por agua para determinar el contenido dediámetro mas grande es menos susceptible a este agua.problema. 4.3.4.3.4 Separación de la Manga de Esponja y elInmediatamente después del recobro, los corazones Forro de Aluminio del Corazón de la Rocapueden cortarse en secciones (típicamente alrededorde 5 pies) y almacenarse en recipientes para Con una sierra de mesa se hacen dos cortestransporte con el mismo fluido utilizado para saturar la separadas 180 grados a lo largo del forro de aluminioesponja. (eje longitudinal) que envuelve la manga de la esponja. Fije la profundidad del corte en 0.254.3.4.3.2 Análisis de Esponja Mojada por Aceite pulgadas (6.35 mm) para que la cuchilla de la sierra
  • 53. corte únicamente el recipiente de aluminio y no la b. Conociendo la cantidad total de extracto demanga de esponja. También haga el corte entre un solvente y haciendo una calibración conpar de aletas centralizadoras (estas son las aletas que estándares preparados, determine la cantidadmantienen la muestra perfectamente centrada dentro total de crudo que fue absorbida originalmentedel forro de aluminio), en lugar de hacerlo en la parte por la esponja.superior de la aleta. Vtc = Wtc / ρc = (Ra / Rpwf) (Wts / ρc)Luego, corte a través de la esponja utilizando uncuchillo y retire cada sección de la muestra del forro Donde:de aluminio para desbaste. Observe cualquierevidencia que indique que la muestra a cambiado de Rpwf = respuesta del espectrómetro por fracción deposición con respecto al recipiente. Marque el peso del crudo absorbido por la esponja en el extractorecipiente para que pueda cortarse en la misma de solvente final. Esta calibración de respuesta selongitud de la sección correspondiente de corazón realiza utilizando los estándares preparados quedesbastado y marque las piezas de núcleo completo y consisten de extractos de solventes de muestras deel forro. esponjas (del lote actual) que han sido inyectadas con cantidades conocidas de crudo. (Por ejemplo, laComplete el proceso de corte y sellado de la roca y las absorbencia o la fluorescencia del solvente pormuestras de esponja en 30 minutos para así minimizar fracción de peso del crudo absorbido por la esponjasu exposición al medio ambiente. Esto minimiza la cuando se utiliza una celda dada a una longitud deevaporación de los fluidos del núcleo, la oxidación del onda de luz dada). Las unidades de Rpwf deben sercrudo líquido y los errores que pueden resultar en la iguales a las unidades de Racuantificación de la cantidad de crudo. Si la esponjano se analiza de inmediato, presérvelo Ra = Respuesta del espectrómetro para una alícuotacuidadosamente hasta que se pueda analizar (ver del extracto solvente recobrado de un pedazo de2.2.6 – métodos de preservación). esponja. La respuesta se obtiene bajo las mismas condiciones (es decir, utilizando la misma celda de laLa saturación total corregida de aceite (o de agua) se muestra, longitud de onda, etc.) que se utilizaron paraobtiene sumando el volumen de aceite (o agua) en calibrar la respuesta del espectrómetro concada pieza de corazón desbastado con el volumen de estándares preparados. Las unidades de Ra deben seraceite (o agua) en la manga de esponja iguales a las unidades de Rpwfcorrespondiente y dividiendo este resultado por elvolumen poroso total. Wts = Peso de la solución total de crudo recobrado de un pedazo de esponja. El peso se mide antes de4.3.4.3.5 Extracción por Solvente y Análisis retirar la pequeña alícuota, g.Espectroscópico (esponja mojada por aceite) Wtc = Peso total del crudo que estaba en un pedazoEl siguiente es el análisis de esponja mojada por de corazón de esponja, g.aceite: Vtc = Volumen total del crudo que estaba en un pedazo 3a. Prepare las muestras de esponja que tengan de corazón de esponja, cm . cantidades conocidas de crudo y extraiga la ρc = Densidad del crudo, g/ cm . 3 esponja con el solvente elegido. Calibre la respuesta espectroscópica utilizando estos extractos. 4.3.4.4.2 Análisis de Esponja Mojada porb. Coloque el crudo del corazón de la esponja en la Agua solución de cualquiera de las siguientes maneras: Si se conoce la salinidad de la salmuera y la densidad, 1. Extracción con Soxhlet el volumen de la salmuera presente en la esponja 2. Saturación por sumersión y agitación fuerte puede calcularse a partir del volumen de agua 3. Saturación por sumersión y desagregado de destilada recobrada de la esponja, así: la esponja en una licuadora. Vbr = [(Vw) (ρw) / ρb] [ 1.000.000 / (1.000.000 – Cs)Para opciones 2 y 3, será necesario separar la mangade esponja del forro de aluminio. Donde:4.3.4.4 Cálculos Vbr = Volumen de la solución salina que corresponde al volumen de agua destilada recolectada de una4.3.4.4.1 Análisis de Esponja Mojada por 3 parte de la esponja, cm . Aceite Vw = Volumen de agua destilada recolectada de unLos cálculos para el análisis de la esponja mojada por 3 pedazo de esponja (por ejemplo, Dean Stark), cm .aceite son los siguientes: ρw = densidad de agua destilada, g/cm 3a. Determine la respuesta espectroscópica de una alícuota del extracto de solvente.
  • 54. ρb = densidad de solución salina que tiene una sólidos. No se recomienda un proceso de retorta para 3concentración, Cs, de sal, g/ cm . muestras que contienen orgánicos sólidos. Los orgánicos sólidos en temperaturas utilizadas en esteCs = Concentración de sales disueltas en la solución proceso generarán petróleo produciendo altossalina = (1.000.000) (peso de sal) / (peso de solución volúmenes. Se debe utilizar un proceso de destilaciónsalina, ppm. para determinar los datos de saturación de fluido.4.3.4.5 Ventajas/Limitaciones El principio de la técnica es igual que la sección 4.3. Se debe utilizar este método si los orgánicos sólidosEl corazón de esponja es una alternativa menos presentes no van a incluirse como volumen decostosa al método de presión retenida (descrita en la petróleo. Si se requieren tiempos de análisis mássección 4.3.3) y es más sencillo desde el punto de cortos, la remoción de hidrocarburos puede agilizarsevista operacional. La cantidad de aceite (o de agua) aplastando la muestra. La muestra aplastada tambiéncapturada en la esponja se agrega a la cantidad de agilizará el tiempo de equilibrio para las mediciones deaceite (o agua) que permanece en el corazón para volumen de grano.obtener valores de saturación de aceite (o agua) másexactos. 4.3.5.2 EquipoA diferencia de los corazones de presión, los gases de El equipo para extracción por destilación es igual quehidrocarburos que se liberan no son retenidos, y por lo en 4.3.1.2. Para el aplastamiento de muestras setanto no se encuentran disponibles para el análisis. De necesita un almirez con su mano.igual manera, con el corazón de esponja, se debeelegir entre la determinación de valores corregidos de 4.3.5.3 Procedimientos/Precaucionesla saturación de aceite del corazón o la determinaciónde los valores corregidos de la saturación de agua. Los procedimientos son iguales a los de 4.3.1.3. SiAmbas saturaciones corregidas no pueden ser las muestras van a ser aplastadas para agilizar ladeterminadas con el mismo corazón esponjoso. remoción de hidrocarburos o la determinación de volúmenes de grano, se deben entonces medir los4.3.4.6 Exactitud / Precisión volúmenes totales y las muestras deben pesarse antes de someterlas a este proceso de aplastamiento.Para una combinación de análisis espectroscópicos y Se aplasta la muestra con el mortero y el mano yde extracción, el volumen de aceite tomado del luego se pesa nuevamente. Si existe una perdida deanálisis de la esponja mojado por aceite está dentro peso durante el aplastamiento, se debe efectuar unade un 5% de exactitud del volumen real de aceite o corrección de volumen de roca o de fluido. Si la0.2 ml de aceite, la cantidad que sea mayor. El pérdida de peso es alta, se debe descartar la muestravolumen de agua del análisis de corazón de esponja y se debe probar otra. Un control cuidadoso de lamojado por agua se encuentra dentro del 0.1 ml con pérdida de muestras durante todo el procedimiento esrespecto al volumen real, a partir del cual se puede crítico para lograr mediciones de volumen muycalcular el volumen correspondiente de solución exactas.salina, si se conoce la salinidad y la densidad. Elvolumen de agua se determina con mayor exactitud 4.3.5.4 Cálculosque el volumen de aceite porque el agua esdeterminado por una medición directa del volumen. Los cálculos deben realizarse de la manera estipuladaPor el contrario la muestra de aceite se encuentra en 4.3.1.4.altamente diluida en solvente y solo una alícuota de lasolución diluida es analizada espectroscópicamente. 4.3.5.5 Ventajas4.3.4.7 Calibración Las ventajas de este método incluyen:Consultar 4.3.1.8. Se deben seguir los a. Todas las mediciones pueden realizarse sobre laprocedimientos de calibración estándar para los misma muestra.equipos comerciales. b. Los orgánicos sólidos no son representados en volúmenes de petróleo.4.3.5 Shale Productiva c. Se pueden medir densidades de grano exactas.4.3.5.1 Principios de Análisis 4.3.5.6 LimitacionesEste párrafo cubre las consideraciones especiales Las limitaciones de este método incluyen:para medir saturaciones de fluido en espacios porososen "shale productora de petróleo” - rocas compuestas a. Los volúmenes de petróleo son sensibles a lasde partículas de tamaño que varía desde la arcilla técnicas de secado.hasta el limo y son potencialmente productoras de b. Se requieren largos tiempos de extracción debidopetróleo. El análisis de muestras tomadas de este tipo a la baja permeabilidad de este tipo de materialde formación pueden requerir un manejo especial rocoso.debido a su baja permeabilidad, una posible presencia c. La pérdida de la muestra es crítica para lade agua densa y presencia potencial de orgánicos determinación del contenido de petróleo.
  • 55. determinación directa, los fondos de tolueno-alquitran4.3.5.7 Exactitud/Precisión son transferidos a un frasco volumétrico y se agrega tolueno hasta que el volumen total sea igual alLa aplicación de las técnicas apropiadas de volumen del frasco volumétrico. Se toma una alícuotadestilación y de secado deben permitir una del frasco y se coloca en un papel de filtro de fibra dedeterminación del contenido de agua y petróleo con vidrio. El tolueno se evapora y se pesa el alquitrán.una precisión de 2% de los valores medidos. Se debe Luego se calcula el peso total del alquitrán. Estetener un cuidado especial en el secado de las método es conocido como el Método Modificado demuestras por la capacidad de rehidratación de las Dean – Stark (destilación por extracción) o AOSI – 4rocas, lo cual ocasionará la medición de bajos 3573 .volúmenes de petróleo que no corresponden a larealidad. 4.3.6.4 Cálculos4.3.5.8 Calibración Los contenidos líquidos de una muestra por lo general son reportados como porcentaje de peso y no comoLas técnicas de calibración deben realizarse de la porcentaje de volumen poroso.manera descrita en 4.3.1.8. Contenido de Agua = [(Vw x ρw ) / peso de la muestra]4.3.6 Análisis de Arena de Brea (Petróleo) x 1004.3.6.1 Principios de Análisis Contenido de Aceite = [(Peso muestra) – (Vw x ρw )- Peso seco] x 100El método de extracción por destilación puede Peso de la Muestrautilizarse para determinar las saturaciones de fluido enarenas de brea (petróleo) no consolidadas. Sin Donde:embargo se requieren ciertas modificaciones en elprocedimiento y la presentación de datos. Los Contenido de Agua = Porcentaje de peso del peso decambios necesarios se describen en los siguientes la muestrapárrafos. Contenido de Aceite = Porcentaje de peso del peso de la muestra4.3.6.2 Equipo Vw = Volumen de agua recobrado, ml. ρw = Densidad del Agua, g/ccSe pueden utilizar los mismos equipos básicos Peso de la muestra = Peso original (neto) de ladescritos en 4.3.1.2. muestra, gm; (es decir, se excluye el peso de la manga)4.3.6.3 Procedimiento/Precauciones Peso seco de la muestra seca y limpia, g.El corazón no consolidado puede ser congelado antes Nota: Para propósitos prácticos, se puede suponerde obtener la muestra. El tapón debe ser perforado que la densidad del agua es de 1.00 g/cc.utilizando nitrógeno líquido como lubricante. Estetapón congelado se coloca dentro de una manga, por Para los cálculos del método ACOSA, ver 4.10,lo general en politetrafluoroetileno (PTFE), que se Referencia 4).encoge con el calor, con el fin de mantener el tapónintacto cuando se remueve el alquitrán. Luego se 4.3.6.5 Ventajas/Limitacionescoloca la muestra en el equipo de extracción pordestilación (ver Figuras 4-4 y 4-5) utilizando tolueno Las ventajas/limitaciones de este método incluyen:como solvente. En algunos casos, el corazón nopuede congelarse, o si la muestra se obtiene durante a. Los valores de contenido líquido sonel proceso de extracción de un depósito de arena de determinados en una muestrabrea, la muestra de prueba puede analizarse basado b. El método es bastante rápido.en volumen/peso. En estos casos, la muestra es c. Los cálculos no son complejos.transferida a un cartucho de extracción apropiado d. Si la muestra tiene un alto contenido de breacomo los que se mencionaron en 4.3.1.2 (f). (petróleo), puede ser necesario parar el proceso de destilación para que el tolueno sucio en elHay que evitar una ebullición violenta suministrando frasco de ebullición pueda reemplazarse conun calor mínimo para hervir el solvente. Se cambia el tolueno limpio.tolueno, cuando sea necesario, para evitar unaacumulación de la brea y una subsecuente "ebullición 4.3.6.6 Exactitud/Precisiónintermitente" o sobrecalentamiento. Esta últimacondición, en el caso que se presente, puede frenar el Los valores porcentuales de peso deben reportarseproceso de destilación/extracción o posiblemente con una precisión del 0.1 por ciento. Aunque noanular toda la prueba. existen estándares industriales, los valores porcentuales de peso deben caer dentro del margenSi el alquitrán tiene un punto de ebullición inicial de ±0.5% del valor calculado. Este nivel de exactitudmayor que 392oF (200 oC) el contenido de aceite debe ser aceptable en la mayoría de las aplicaciones.puede determinarse directamente. Para una
  • 56. fluido de perforación es igual a la dilución del filtrado4.3.6.7 Calibración de fluido de perforación ocasionada por el agua de formación. La cantidad de invasión de filtrado deConsulte la sección 4.3.1.8. fluido de perforación puede determinarse para el exterior y el interior del corazón como también para la4.3.7 Análisis de Invasión de Filtrado (Corazones invasión total de filtrado de fluido de perforación. de Presión) Para minimizar el grado al cual el filtrado de fluido de4.3.7.1 Principios de Análisis perforación se pasa al interior del corazón por difusión o imbibición, las muestras deben ser cortados en elEl objetivo del análisis de invasión de filtrado es el de pozo tan pronto como sea posible después delcuantificar la cantidad de filtrado de fluido de recobro del corazón. Si esto no es posible, el cilindroperforación que invade el corazón durante las interior debe ser congelado y preservado rápidamente.operaciones de corazonamiento. Esto se logra Gidman y Conner en 19925 han reportado que elagregando una sustancia rastreadora en cantidades congelamiento de corazones causa una migración deconocidas al sistema de fluidos de perforación y fluidos que puede resultar en una evaluaciónmidiendo el contenido de esta sustancia en el incorrecta de la cantidad de invasión de filtrado decorazón. El grado de concentración/ actividad/dilución fluido de perforación.de este rastreador permite determinar la cantidad defiltrado de fluido de perforación en el corazón. El 4.3.7.2 Equipoconocimiento de la cantidad de filtrado de fluido deperforación en el corazón permite una evaluación Se utiliza el siguiente equipo:cualitativa de la alteración en la saturación que ocurrecuando se hace lavado durante el corazonamiento y el a. Prensa taladradora, capaz de cortar muestrascálculo la salinidad del agua de formación (ver 7.7). utilizando nitrógeno líquido como lubricante de la broca.Se pueden planear los estudios de invasión de filtrado b. Equipo de destilación por extracción de 4.3.1.2para tipos de corazones distintos a los de presión para el análisis de tapones.utilizando una gran variedad de fluidos de c. Prensa de filtro del fluido de perforación para lacorazonamiento base agua y base aceite. Los extracción del filtrado de fluido deprocedimientos para estos estudios no serán tratados corazonamiento.en esta publicación. La amplia gama de tipos decorazones junto con la gran variedad de fluidos de 4.3.7.3 Procedimientos/Precaucionescorazonamiento y materiales potenciales de rastreoimpide la recomendación de procedimientos Los procedimientos y precauciones incluyen:estándares para estas técnicas. Uso de los procedimientos de seguridad establecidos.La utilización de características de permeabilidad Determinación de los intervalos para el estudio derelativa de flujo fraccional en la formación mejora la invasión de filtrado. Por lo general se toma unaevaluación de alteración en la saturación de fluidos. muestra aproximadamente cada 4 pies (1.22El uso de brocas de corazonamiento con un perfil de metros) a lo largo de toda la sección corazonada.baja invasión minimiza la invasión de filtrado de fluido Se debe tener especial cuidado para evitar lapara perforación y los cambios de saturación debidos evaporación de agua durante la manipulación delal lavado. corazón, los tapones y las rosquillas.El sistema de fluidos de perforación se marca con un Los intervalos de corazón de diámetro debenmaterial rastreador. Para los fluidos de perforación aplanarse en cilindros rectos debase agua, se recomienda el uso de agua tritiada y aproximadamente 2-3 pulgadas (50.8 – 76.2 mm)esta es la base de las siguientes descripciones de de largo. Se perfora un tapón vertical del centroprocedimientos. Para el fluido de perforación base de cada muestra para proporcionar porciones deaceite, se ha utilizado hexadecano tritiado. tapón y de rosquilla (ver Figura 4-7).El sistema de fluido de perforación es de manera Existen otros métodos para determinar lasuficiente para permitir un mezclado uniforme con el extensión espacial de la invasión de filtrado derastreador. Una “regla de oro” es la de hacer circular fluido de perforación, como por ejemplo, cortar unel fluido de perforación "volteándolo" tres veces. tapón perpendicular al eje del corazón entero.Durante el corazonamiento, se toma una muestra del Luego se rebana este tapón en muchosfluido de perforación periódicamente para uso como segmentos y se analiza cada segmento parareferencia de base para la actividad/concentración de detectar la presencia del rastreador.rastreador en el fluido de perforación para calcular la Se pesan los tapones y las rosquillas y se colocan enconcentración de filtrado en el corazón. equipos separados de extracción por destilación de Dean Stark para destilar el agua del corazón ySe perfora un tapón vertical a ciertos intervalos extraer el petróleo. Se deben utilizar cartuchosresultando en muestras “tapón” y muestras “rosquilla” para minimizar la perdida de granos. Se mide el(ver Figura 4.7). Se extrae el agua de estas muestras agua removida de cada muestra, se embotella yy se determina la actividad del tritio con análisis de se marca. Debido a que el agua tritiada tienecentelleo líquido. La disminución en la concentración/ casi las mismas propiedades físicas y químicasactividad del rastreador comparado con el filtrado de
  • 57. del agua común y corriente, esta no es separada durante el proceso de destilación. Filtrado (fluido de perforación) = Filtrado de fluido deLas muestras son secadas en un horno de convección perforación como porcentaje de agua total. º º a 240 F (117 C) hasta que los pesos se Filtrado (PV) = Volumen poroso, porcentaje. estabilicen. Se registra el peso seco de cada Sw = Saturación de agua, porcentaje del volumen muestra. poroso. La actividad del tritio está en pCi / ml.Figura 4-7 - Muestra de Tapón y Rosquilla para el Estudio de Invasión de Filtrado 4.3.7.5 Ventajas/LimitacionesSe determina la porosidad con las mediciones Las ventajas y limitaciones de este método incluyen: realizadas a las muestras. Se asume que la rosquilla tiene la misma porosidad que el tapón a. La ventaja de determinar la invasión de filtrado correspondiente. El volumen poroso de la de fluido de corazonamiento en corazones con rosquilla complemento se determina con la presión retenida, a diferencia de corazones relación del peso del tapón al peso de la convencionales o de esponja, es que se retiene rosquilla. toda la fase de agua dentro del corazón duranteSe calcula la saturación de agua para las muestras de el recobro porque la presión del barril se tapones y rosquillas. mantiene a la presión original deSe determina la cantidad de filtrado de fluido de corazonamiento. Por lo tanto, se puede perforación en el agua que extraído de cada par determinar cuantitativamente la cantidad de de tapones y rosquillas. Se calcula la proporción filtrado de fluido de perforación contenida en los de filtrado de fluido de perforación con respecto segmentos del corazón al final de las a la cantidad de agua total en cada muestra y operaciones de corazonamiento antes de volver esta se expresa como porcentaje del volumen a la superficie. poroso de cada muestra. Los fluidos son expulsados de los corazonesEl analista debe observar las medidas de seguridad convencionales o de esponjas a medida que el apropiadas cuando utilice agua tritiada. barril es recuperado del pozo a la superficie. Puesto que los corazones convencionales4.3.7.4 Cálculos contienen un porcentaje mayor de filtrado de fluido de perforación en el periferia del corazón,Los siguientes cálculos son apropiados para este este filtrado es el primer fluido acuoso que semétodo. expulsa cuando cae la presión durante el retiro del barril. El volumen de filtrado de fluido dea. Saturación de agua en el tapón y la rosquilla. perforación se reduce con esta expulsión de fluido, y la cantidad de filtrado de fluido deSw (del tapón) = [Swt (del tapón) / Pv (del tapón)] x 100 perforación medido en este tipo de corazonesSw (de la rosquilla)=[Swt(rosquilla) / Pv (tapón) x (Peso será únicamente el valor residual. rosquilla/ Peso Tapón] x 100 Se puede elegir un forro para la esponja que retenga agua o aceite. El agua expulsado por laDonde: evolución de gas es recuperada con una esponja mojada por agua y puede ser analizado paraSw (del tapón) = Saturación de agua del tapón verificar la presencia del rastreador de filtrado de expresada como porcentaje del volumen poroso fluido de perforación. Los fluidos de corazónSw (de la rosquilla) = Saturación de agua de la también pueden ser analizados para detectar rosquilla expresada como porcentaje del volumen rastreadores utilizando la extracción de Dean – poroso Stark y el análisis de las aguas recuperadas.Swt (del tapón) = Volumen total de agua en el tapón, b. Es posible que la saturación in situ no pueda ml determinarse de manera cualitativa aunque seSwt (de la rosquilla) = Volumen total de agua en la conozca la cantidad de filtrado de fluido de rosquilla, ml. perforación contenido en los segmentos dePv (del tapón) = Volumen poroso del tapón, ml corazón. El filtrado de fluido de perforaciónLos pesos de tapones y rosquillas se expresan en g. desplaza tanto el aceite como el agua. La cantidad de cada fase desplazada depende de lab. Invasión de filtrado en el tapón y en la rosquilla: saturación in situ, las propiedades del fluido y de las propiedades de la formación. Si se encuentraFiltrado (Fluido de perforación) = Actividad de Tritio in situ, la formación está en un nivel irreducible (en la muestra) x 100 de saturación de agua. Por lo tanto el filtrado va a desplazar principalmente petróleo o gas. De Actividad de Tritio (en el fluido de manera inversa, si está in situ la formación se perforación) encuentra cerca de la saturación residual del aceite, y por lo tanto, el desplazamiento que seFiltrado (PV) = Filtrado (fluido de perforación) x Sw / hace será principalmente de agua o de gas. 100 Entre estos dos extremos, el desplazamiento de agua o de aceite depende de lasDonde: permeabilidades relativas respectivas. Se deben
  • 58. utilizar curvas fraccionales de flujo de 4.4.1 Titulación de Karl Fischer permeabilidad relativa para evaluar la las 4.4.1.1 Principios de Análisis alteraciones de saturación de fluido durante las operaciones de corazonamiento. Se limpian las muestras de tapón de núcleo por medioc. Se recomienda la utilización de agua tritiada de un desplazamiento miscible dinámico con una como el rastreador de fluido de perforación secuencia apropiada de solventes y el contenido de porque ésta puede ser recuperada por el método agua de los efluentes producidos analizados por la de extracción de agua de Dean – Stark. Si en titulación de Karl Fischer (consultar ASTM D1364-906 lugar de agua tritiada se van a utilizar y 7 rastreadores iónicos o éstos se utilizan junto con ASTM D4377-88 ). el agua tritiada, el criterio que debe usarse para la selección del rastreador es que no sean 4.4.1.2 Equipos química ni biológicamente alterados por la roca del yacimiento. Los rastreadores aniónicos que Los equipos apropiados para este método incluye: se han utilizado con diferentes grados de éxito en fluidos de perforación base agua incluyen el a. General – El equipo incluye un sistema de flujo bromuro, yoduro y sales de nitrato. Muchas para las inyecciones de solvente y un aparato de aguas de yacimientos contienen bromuro y el titulación de Karl Fischer para el análisis del yoduro en cantidades significativas, así que un efluente. El sistema de flujo de corazón consta análisis exacto de la composición del agua en el de un soporte de núcleos, un dispositivo para la yacimiento es importante para seleccionar el distribución del solvente y el hardware respectivo. rastreador apropiado. El rastreador de ion nitrato El análisis de Karl Fischer requiere un aparato de requiere el uso de bactericidas en el fluido de titulación, los reactivos Karl Fischer apropiados, perforación para prevenir la reducción una balanza analítica y jeringas. microbiológica de nitratos a nitritos. b. Portanúcleos – Un portanúcleos tipo Hassler o Los rastreadores iónicos deben ser recuperados hidrostático, mangas y extremos y una fuente de de los corazones con un método de extracción de presión apropiada para soportar las presiones de agua, lo cual requiere más tiempo y esfuerzo que flujo y de confinamiento esperadas. la extracción de agua tritiada. Se indican los c. Dispositivo para la distribución del solvente – Se procedimientos en 7.7. Los rastreadores iónicos puede utilizar una bomba cromatográfica para nos dan resultados de invasión de agua semi- líquidos de alta presión o un sistema de cuantitativos. transferencia impulsado por gas. La bombad. Como los tapones y rosquillas se colocan puede ser una jeringa o un sistema de flujo congelados en el equipo de destilación por continuo. El método de presión constante extracción de Dean Stark, se evita que el gas requiere una botella de gas de alta presión, un escape de las muestras. Las pérdidas de peso regulador y un recipiente tal como un acumulador ocasionadas por la liberación de gas durante la de pistón flotante. extracción se incluyen en las pérdidas de peso d. Hardware afín – Consiste de tuberías resistentes atribuidos a la extracción de aceite. El petróleo se a la corrosión, válvulas y accesorios para determina de manera gravimétrica. Si hay conectar el portanúcleos con el sistema de suficiente gas presente, puede haber un error distribución del solvente. significativo en la determinación de la saturación e. Aparato de Titulación de Karl Fischer – Aparato de aceite. Por lo tanto, solo se reporta la volumétrico o Coulomático. saturación de agua en los estudios de invasión f. Balanzas Analíticas – que puedan medir de 0.1 de filtrado. mg a 1000 g g. Jeringas –0.1 a 10 ml de capacidad, de plástico4.3.7.6 Exactitud/Precisión o de vidrio. h. Materiales y Reactivos:La precisión de las mediciones de la cantidad de Reactivos Karl Fischer: Utilice los reactivosinvasión de filtrado de fluido de perforación en el apropiados de acuerdo con el aparatocorazón es de 5-20%. La utilización simultánea de de titulación escogido.más de un rastreador de fluido de perforación Tolueno, grado reactivoaumenta el nivel de confianza en el reporte de Metanol, grado Karl Fischerinvasión de filtrado. No existe información sobre la Frascos de vidrio, de 25 ml de capacidadexactitud de este método porque no hay un valor de con tapas forradas conreferencia aceptado para la invasión de filtrado de politetrafluoroetileno (PTFE).fluido de perforación en el pozo. Cristalería, recipientes con tapón de 1000 ml de capacidad y tubos receptores de 104.3.7.7 Calibración ml. Nitrato de plata, 0.1 Normal.La calibración del equipo de centelleo líquido, del Solución de control, 0.1% de agua enequipo de detección del rastreador aniónico, y del metanol estándar.cromatógrafo iónico es esencial para obtenerresultados consistentes. 4.4.1.3 Procedimientos/Precauciones4.4 LAVADO CON SOLVENTE 4.4.1.3.1 Procedimientos
  • 59. i. Se descarga la muestra, secada utilizando lasEste método es adecuado para la determinación de técnicas apropiadas, se pesa, y se determina elsaturación de agua en núcleos enteros y muestras de volumen poroso por el método de inyección detamaño de tapón y puede ser utilizado como helio.alternativa al método de extracción por destilación(Dean Stark). 4.4.1.3.2 Precaucionesa. Se pesa la muestra con una precisión de 0.1 g Las precauciones para la titulación de Karl Fischer (suponiendo el uso de una muestra de tamaño de incluyen: tapón), y esta es cargada al portanúcleos. Se aplica el esfuerzo restrictivo deseado y se a. Se deben consultar las normas de seguridad de recogen los fluidos producidos en un tubo materiales para los procedimientos de manejo receptor para registrar estos volúmenes. apropiados para todos los productos químicosb. Se realiza una secuencia de inyección que requeridos, incluyendo los reactivos de Karl cambia de metanol a tolueno, empezando con el Fischer. solvente que sea miscible con la fase móvil, es b. El metanol es altamente susceptible a la decir, metanol si la solución salina es móvil o absorción de humedad atmosférica como tolueno si el aceite es móvil. también de las probetas no tratadas. Como esc. Todos los frascos de almacenamiento, jeringas o sumamente difícil cuantificar estas variables, se los recipientes de recolección deben ser pesados debe minimizar la exposición al aire, y las o tarados antes de utilizarlos. titulaciones deben realizarse lo más prontod. Se llena un frasco de vidrio con el reactivo inicial posible. a inyectar y se sella. Luego se inyecta el c. La titulación de Karl Fischer requiere solo una solvente en la muestra de corazón en pequeña cantidad de solvente. Por lo tanto, la proporciones o presiones adecuadas para el muestra analizada debe ser representativa de material del corazón y el efluente es recolectado toda la solución para producir resultados exactos. en un frasco con tapón. Se debe tener cuidado especial para minimizar la exposición del 4.4.1.4 Cálculos solvente a la humedad ambiental. Se deben hacer los siguientes cálculos: 1. Para una inyección de metanol, se recoge el efluente periódicamente y se a. Saturación de Agua : le realizan pruebas con nitrato de plata Sws = Wes x (Swc - Swi) para detectar la presencia de sales. La Sws = Sumatoria de Swes inyección se termina cuando una gota Swbl = Sws / [(1-A) x ρb] de nitrato de plata deja de formar Swb2 = (Swbl x 100) / PV precipitados en la alícuota de efluente. 2. Para el tolueno, la inyección se Donde: continua hasta que (a) el efluente aparezca claro o (b) el índice de ρb = densidad de la solución salina, g/ml. refracción del efluente sea igual al de la Swes = Contenido de agua del solvente efluente, g. solución inyectada. Wes = Peso del solvente efluente, g. 3. La titulación de Karl Fischer se realiza Swc = Contenido de agua en el efluente, g/g. lo más pronto posible para de esta Swi = Contenido de agua en el inyectante, g.g. manera minimizar los cambios en el Sws = Contenido de agua en la muestra, g. contenido de agua debido a la Sumatoria de Swes = Sumatoria de los contenidos de absorción de humedad (consulte los agua en los solventes efluentes, g. pasos g-i). Swbl = Contenido de solución salina en la muestra, ml.e. Se repite el paso d utilizando el solvente alterno. Swb2 = Saturación de solución salina en la muestra,f. Se repite el paso d utilizando el solvente inicial. porcentaje de volumen poroso.g. Se vuelven a pesar los frascos de A = Contenido de sal en la solución salina, gramos de almacenamiento y los recipientes con el efluente sal por gramos de solución salina. y se calculan los pesos del solvente. PV = Volumen poroso de la muestra, ml.h. Utilizando una jeringa, una porción de la solución que se está inyectando es analizada para b. Saturación de Aceite: detectar el contenido de agua con el método de titulación de Karl Fischer de acuerdo con los Si la muestra fue saturada completamente, la procedimientos recomendados por el fabricante. saturación de aceite puede determinarse por Se vuelve a pesar la jeringa para averiguar el diferencia volumétrica: peso exacto del solvente analizado. Una vez se So = 100 - Swb2 está seguro de que la muestra del efluente es uniforme, se determina el contenido de agua de Si la muestra contenía una saturación inicial de gas, la la manera descrita anteriormente. Los resultados saturación de aceite puede determinarse por son reportados en porcentaje de peso o diferencia gravimétrica: equivalente de ppm. Wo = Wi – Wd - [Sws / (1 – A)]
  • 60. Vo = Wo / ρoSo = Vo x 100 PV 4.4.1.8 CalibraciónDonde: La operación de instrumentos es revisada con elSo = Saturación de aceite como porcentaje del análisis de soluciones estándar con un contenido de volumen poroso (PV). agua conocido. Las muestras contaminadas debenSwb2 = Saturación de la solución salina en la muestra, producir porcentajes de recuperación entre 90-110%. porcentaje del volumen poroso. Se deben realizar análisis en duplicado sobre el 10%Wo = Peso del aceite, g. del total de las muestras analizadas y deben tener unWi = Peso inicial de la muestra, g. porcentaje de diferencia relativa menor del 2%.Wd = Peso de la muestra seca, g.Sws = Contenido de agua en la muestra, g. 4.5 MÉTODOS DE EXPLORACIÓNVo = Volumen del aceite, ml. ρo = Densidad del aceite, g/ml. 4.5.1 IntroducciónA = Contenido de sal en la solución salina, gramos desal por gramo de solución salina. Se han reportado varias técnicas de laboratorio paraPV = Volumen poroso de la muestra, ml. el barrido de mediciones de saturaciones de agua, aceite y gas en corazones. Estas técnicas incluyen:c. Reporte de datos – las saturaciones de son (a) absorción lineal de rayos X; (b) absorción de reportadas con una precisión de porcentaje 0.1 microondas; (c) tomografía asistida por computador del espacio de poro. (axial) CT; (d) absorción lineal de rayos gamma y (e) resonancia magnética nuclear (NMR). Los métodos4.4.1.5 Ventajas (a)-(d) pueden considerarse tecnologías emergentes para la medición de saturación. Otras técnicas deLas ventajas de este método incluyen: exploración que se han utilizado para la determinación de saturación son la resonancia de ondas de radio y laa. Todos los niveles de saturación pueden ser radiografía de atenuación neutrónica. La radiografía determinados. de neutrones tiene un buen potencial para determinarb. La titulación de Karl Fischer es muy exacta. la saturación de fluidos porque los neutrones sonc. Se minimiza el daño a los minerales sensibles. atenuados mucho mas por fluidos (protones) que pord. El procedimiento remueve las sales de la rocas. Por lo tanto, es posible que la tomografía de muestra. neutrones no necesite la adición de agentese. Las saturaciones pueden ser determinadas en marcadores en los fluidos residentes para la pruebas especiales de corazones, en las cuales determinación de saturación. Estas técnicas no son los efectos del histéresis de estrés prohiben la utilizados ampliamente en el análisis de corazones. descarga de la muestra.4.4.1.6 Limitaciones 4.5.2 PrincipiosLas limitaciones de este método incluyen: Las técnicas de rayos X, CT y rayos gamma miden la absorción de una radiación electromagnética de altaa. El metanol absorbe fácilmente la humedad del energía por los fluidos marcados con agentes de alta medio ambiente. absorción (por lo general elementos de alto pesob. La exactitud del método depende del manejo de atómico) para determinar la saturación del fluido. La solventes y las técnicas de almacenamiento. técnica de absorción de microondas se basa en lac. La muestra analizada debe ser representativa del absorción de energía de microondas por las moléculas efluente total. de agua. La técnica de NMR se basa en la detecciónd. La técnica es más compleja y más costosa que el de fluidos que contengan protones (H1), carbono método de destilación por extracción. (C13), Sodio (Na23), fósforo (P31) y Flúor (F19) pore. Las saturaciones de petróleo son determinadas campos magnéticos que se alternan a determinadas indirectamente. La saturación de aceite por frecuencias de radio, mientras se ubica la muestra en diferencia gravimétrica asume que no hay un campo magnético grande y constante. pérdida de granos en la muestra.f. Esta técnica no es apropiada para las muestras 4.5.3 Equipos que contienen halita, azufre u otros minerales que son solubles en metanol. Los equipos que se utilizan para estas técnicas son generalmente sofisticados y costosos. Los equipos de4.4.1.7 Exactitud/Precisión rayos X y CT fabricados para uso médico son a menudo adecuados para estas mediciones deLas unidades de titulación de Karl Fischer tienen una saturación. Los equipos médicos de NMR rara vezprecisión de ± 0.5 % del valor medido. Sin embargo, son adecuados para las mediciones de saturación.la exactitud de la técnica se limita a la capacidad de Los equipos de absorción de rayos gama ymanejo y almacenamiento de los solventes sin alterar microondas usualmente han sido construidossu contenido de agua. especialmente para estos análisis.
  • 61. Una limitación de la técnicas de rayos X, CT y rayos4.5.4 Procedimientos/Precauciones gamma es que pueden determinar saturaciones en corazones siempre y cuando estén saturados conSe deben considerar varios parámetros para una fluidos marcados. Por lo tanto, es posible que nodeterminación exacta de la saturación cuando se sean adecuadas para los análisis básicos deutilizan métodos de exploración, tales como el ajuste corazones.del nivel de energía, el material de marcado y suconcentración, y la interacción fluido - roca y fluido – Una limitación de la técnica NMR es la incapacidad defluido (consultar la bibliografía para conocer los manejar corazones que contengan cantidadesprocedimientos y precauciones para las técnicas significativas de materiales ferromagnéticos, arcillas oindividuales). gas.4.5.5 Cálculos 4.5.8 Exactitud/PrecisiónComo todas las técnicas (excepto la NMR) generan La exactitud y capacidad de algunas de las técnicasseñales tanto de la matriz sólida como de los fluidos, de exploración para la medición de saturación sese requieren mediciones al mínimo de dos relacionan en la Tabla 4-2. La exactitud indicada ensaturaciones conocidas (normalmente 0 y 100 por esta tabla representa valores que se logranciento) para establecer una línea de calibración. Las únicamente en condiciones óptimas de calibración ysaturaciones desconocidas del sistema de aceite – medición.solución salina son calculadas con base en lasiguiente ecuación: Tabla 4- 2 Capacidades de Medición de la Técnicas de BarridoSw = (Usat - Wo ) / (Uw – Uo) Técnica Dimensiones Necesidad de Exactitud, ResoluDonde: Marcador unidades de espacia saturaciónSw = Saturación desconocida de solución salina, Rayos x 2 Si 1 1.0como fracción.Usat = Atenuación del corazón en la saturacióndesconocida (Sw). Tomografía 3 Si 1 0.2Uw = Atenuación del corazón en una saturación del100% de solución salina.Uo = Atenuación del corazón en una saturación del Rayos Gamma 2 Si 3 0.1100% de aceite.(Las unidades de Usat, Uw y Uo deben ser todas iguales). Microondas 2 No 1 2.0 Resonancia 3 No 1 0.14.5.6 VentajasUna ventaja importante de estos métodos es suhabilidad para suministrar información sobre la 4.5.9 Calibracióndistribución espacial de la saturación de fluidos. Otraventaja de estas técnicas es que las mediciones se Las técnicas de absorción requieren mediciones dehacen de manera no invasiva y no destructiva. No se intensidad de señales al mínimo de dos niveles derequiere la extracción de fluidos antes de realizar las saturación para establecer una curva de calibraciónpruebas de flujo en corazones preservados (esto para relacionar la respuesta del instrumento a laspuede ser difícil en corazones de tamaño completo o saturaciones. La calibración depende del instrumento.ajustados). Las saturaciones pueden supervisarse sinterminar el procedimiento de laboratorio. 4.6 ANÁLISIS DE CARBONUna ventaja que tiene las técnicas de imagen CT y 4.6.1 Principios de AnálisisNMR es que proporcionan la distribución desaturación de fluidos en tres dimensiones. Las técnicas básicas de análisis de corazones, comoUna ventaja de las técnicas de microondas y NMR es el análisis de retorta y de extracción de solvente porsu capacidad de determinar la saturación de agua en destilación no son adecuados para determinarel corazón sin la adición de agentes marcadores. Se saturaciones de fluidos en muestras de carbón. Sepueden utilizar las técnicas de microondas y de NMR han desarrollado métodos alternativos para medir lapara determinar saturaciones en el análisis estándar saturación de fluido del carbón. En el caso del carbónde corazones porque no requieren ningún agente el fluido de principal importancia es el agua. Lamarcador y las curvas de calibración son establecidas saturación de agua, o más bien, el contenido dedespués de los procesos de limpieza y resaturación. humedad es una propiedad fundamental del carbón que debe determinarse con exactitud para evaluar un4.5.7 Limitaciones estrato de carbón apropiadamente. El método descrito aquí para determinar el contenido de humedad en el carbón incluye el secado del agua en una muestra
  • 62. aplastada en un horno de convección y tomar las La muestra utilizada para la determinación demediciones sucesivas de peso hasta que se logre el contenido de humedad debe tener un peso mínimo deequilibrio. La pérdida de peso es equivalente a la 500 gramos.cantidad de agua sacada, y el contenido de humedades reportado como porcentaje de peso de humedad 4.6.3.2 Pesajecon respecto al peso de la muestra de carbón mojado. 4.6.3.2.1 Recipiente de Secado4.6.2 Equipos Inmediatamente después de completar la preparaciónLos siguientes equipos son apropiados para este de la muestra, mida y registre el peso del recipiente demétodo: secado limpio y seco. Vierta el carbón triturado y cernido en el recipiente de secado y extienda a una. Trituradora – se utiliza una trituradora de tipo grosor no mayor de 2.5 cm. mandíbula o giratoria para reducir el carbón al tamaño retenido en un tamiz No. 8 (2.38 mm). 4.6.3.2.2 Peso Inicial de la Muestrab. Recipientes de secado – Los recipientes deben ser de un tamaño suficiente para acomodar las Mida y registre el peso de la muestra de carbón muestras trituradas extendidas en un grosor húmedo y el recipiente de secado. Coloque el menor de 2.5 cm. Los lados de los recipientes no recipiente dentro del horno a una temperatura de deben tener una altura mayor de 3.8 cm. Los 225ºF, ± 5ºF (107ºC, ± 3ºC). recipientes deben ser hechos de un material estable que no se corroerá en la temperatura 4.6.3.2.3 Mediciones del Peso Seco utilizada.c. Horno para el secado – Se debe utilizar un horno Después de que la muestra se ha secado durante un de aspiración forzada capaz de mantener una periodo de 1 hora, sáquela del horno y colóquela en temperatura constante de 225ºF, ± 5ºF (107ºC, ± un desecador de vidrio para que se enfríe. No se º 3 C). La velocidad de la ventilación forzada en el recomienda el uso un secante. Pese la muestra horno debe ser lo suficientemente baja para no inmediatamente después de enfriarse y registre el alterar la muestra. Se prefiere utilizar un horno peso. Vuelva a colocar la muestra en el horno. Repita que tenga un puerto para gas capaz de este proceso de pesaje en intervalos de media hora acomodar una manguera de un tanque de hasta que la pérdida de peso entre mediciones nitrógeno, porque la circulación de nitrógeno, en sucesivas sea menor del 0.05 % del peso de la lugar de aire, en el horno puede ayudar a muestra. La ultima medición tomada es considerada minimizar la oxidación de la muestra de carbón. el peso seco de la muestra más el peso del recipiente.d. Balanza – La balanza utilizada para pesar las muestras debe tener una precisión de 0.1 gramo 4.6.4 Precaución y tener una capacidad lo suficientemente grande para acomodar tanto la muestra como el No seque en exceso la muestra de carbón. Ocurre recipiente. una oxidación del carbón si este se seca demasiadoe. Un tamiz No.8 (2.33 mm) – el tamiz debe ser lo tiempo en el aire. suficientemente grande como para contener toda la muestra preparada mientras separa las 4.6.5 Cálculos partículas grandes.f. Desecador de vidrio – el desecador debe ser lo Calcule el contenido de humedad de la muestra suficientemente grande para acomodar la utilizando la siguiente ecuación: muestra preparada y el recipiente. Se recomienda el uso de un desecante fresco con M = [{W2 – W3) / (W2 – W1)] x 100 código de color porque algunos desecantes pueden agregar humedad a la muestra si no se Donde: encuentran frescos. M = Contenido de humedad en la muestra de carbón,4.6.3 Procedimiento/Precauciones %. W1 = Peso del recipiente vacío, g.4.6.3.1 Muestreo W2 = Peso del carbón húmedo más el recipiente, g. W3 = Peso del carbón seco más el recipiente, g.4.6.3.1.1 Trituración 4.6.6 VentajasSe utiliza una trituradora de tipo mandíbula u otroadecuado o algún instrumento para reducir al tamaño La ventaja principal de este método es su simplicidad.retenido por un tamiz No. 8 (2.38 mm). Al menos un El procedimiento no requiere una inversión muy95% de la muestra triturada debe pasar a través de un grande de capital en equipos especializados.tamiz No. 8. Tampoco se necesita un entrenamiento especial para realizar las mediciones. Existen técnicas más4.6.3.1.2 Tamaño de la Muestra sofisticadas para determinar el contenido de humedad en el carbón (consultar 4.10, Referencias 8, 9 y 10). Sin embargo, en el contexto de los análisis básicos de
  • 63. corazones, la técnica descrita aquí se considera Los equipos son iguales a aquellos utilizados para eladecuada. Método Retorta a Presión Atmosférica (ver 4.2.1.2). Los fluidos son recolectados en tubos de centrífuga de4.6.7 Limitaciones 15 cm3. Por lo general, se emite el gas durante el proceso de retorta. Si se llega a requerir laAlgunas clases de carbón tienen la tendencia a recolección/medición de estos gases, se puedenoxidarse cuando se utiliza la técnica descrita. Los utilizar probetas modificadas que consisten de unaresultados del contenido de humedad serán sección calibrada receptora de líquido con la porcióndemasiado bajos si ocurre una oxidación; la oxidación superior de la probeta adecuada con un brazo lateralañade peso y causará un peso seco muy alto. Se para permitir que los gases producidos sean dirigidosrecomienda mantener los tiempos de secado dentro a las celdas de recolección o al equipo de medición.de los lineamientos indicados para minimizar laposibilidad de oxidación. La circulación de nitrógeno, 4.7.3 Procedimientos/Precaucionesen lugar de aire, en el horno también podrá reducir elpotencial de oxidación El procedimiento es similar a los procedimientos descritos en 4.2.1.3, con las siguientes excepciones:4.6.8 Exactitud a. La muestra representativa de aproximadamente dos pulgadas de longitud no es dividida en dos.La exactitud de esta técnica es muy buena porque No se considera la permeabilidad en el análisisdepende únicamente de la exactitud de la balanza. de oil shale.Por lo tanto, esta técnica tiene una precisión de ±0.05 b. No se hace ningún intento para tamizar la%. muestra triturada para excluir los finos creados durante el proceso de trituración.4.6.9 Precisión c. No se prepara una muestra adyacente para las pruebas con bomba de mercurio descritas enLos resultados de las determinaciones de contenido 4.2.1.3, porque no se requiere el volumen porosode humedad realizados en duplicado sobre la misma lleno de gas ni la porosidad.muestra por el mismo técnico utilizando el mismo d. Se ignoran las pérdidas de petróleo por coqueo yequipo no deben variar mas de +0.3%. Los resultados craqueo. Si estos valores son significativos, sede las mediciones del contenido de humedad debe efectuar una corrección para la retenciónrealizados por diferentes laboratorios en muestras mecánica.adyacentes no deben variar más de ±0.5 %. e. Se permite que el horno se caliente a un ritmo consistente con los elementos de calentamiento y4.6.10 Calibración el número de retortas en operación. Es decir, no se hace ningún intento para medir el agua delSe recomienda el uso de un instrumento de poro en la temperatura inicial del horno. Lacalibración de peso para asegurar que la balanza temperatura del horno se fija inicialmente enfunciona de manera apropiada. También un técnico 1000oF (538 oC). Cuando el horno se hacalificado debe realizar una calibración periódica en la estabilizado en esta temperatura y todos losbalanza en intervalos regulares de acuerdo con las volúmenes en los tubos de recolecciónespecificaciones de fábrica para asegurar la exactitud permanecen constantes, se considera terminadode las mediciones. el proceso de retorta. f. Bajo ciertas condiciones (ejemplo: las muestras4.7 OIL SHALES que contienen diferentes variedades de kerógeno) el volumen del petróleo recuperado4.7.1 Principios de Análisis puede variar con la tasa de calentamiento. g. Se utiliza únicamente el agua total recolectada enSe define el oil shale como una roca compuesta de el cálculo final del contenido de agua.partículas que varían en tamaño entre arcilla y cieno h. Las operaciones de retorta deben llevarse aque contienen cantidades varias de material orgánico cabo con la ventilación adecuada (bajosólido (ejemplo: kerógeno). Los orgánicos sólidos campanas de humos), porque los aceites típicospresentes en estas muestras por lo general son recuperados de los kerógenos tienen un altolicuados para generar petróleo. El análisis de este contenido de azufre y emiten vapores nocivos.tipo de formación, con baja permeabilidad y potencialpara orgánicos sólidos requiere de procedimientos 4.7.4 Cálculosespeciales. Los contenidos de agua y aceite deben calcularse deSe obtienen las saturaciones de petróleo y agua la siguiente manera:utilizando un proceso de retorta de alta temperatura.No se hace ningún intento para medir el volumen Contenido de Aceite = Volumen del Aceiteporoso lleno de gas. Las saturaciones de fluido son Recuperado x 239.7reportadas en galones por tonelada. Peso de la muestra4.7.2 Equipos Contenido de Agua = Volumen del Agua Recuperada x 239.7 Peso de la Muestra
  • 64. diámetro completo. Sin embargo, no se recomienda laDonde: determinación de saturación de fluidos en corazones que contienen yeso con el método de extracción porEl volumen del petróleo está en mililitros. destilación (Dean Stark) para los corazones deEl volumen del agua está en mililitros. diámetro completo (ver 4.3.2) utilizando el toluenoEl peso de la muestra está en gramos. como solvente. El yeso se deshidrata en el punto deEl contenido de aceite está en galones/toneladas. ebullición del tolueno. Si el corazón contiene unaEl contenido del agua está en galones/toneladas. cantidad significativa de yeso, se van a obtener volúmenes erróneos de agua y valores incorrectos de4.7.5 Ventajas volumen poroso. El volumen poroso utilizado para determinar la saturación también estará errado por elLas ventajas de este método incluyen: incremento en el volumen poroso debido a la deshidratación del yeso. El volumen de aceitea. Se pueden utilizar grandes volúmenes de extraído de la muestra no se ve afectado por la muestra. presencia de yeso.b. El método es bastante rápido.c. Todas las mediciones se hacen de directamente Existen tecnologías emergentes, como por ejemplo la e independiente de las otras. NMR, que representan buenas posibilidades para lad. Se pueden utilizar procedimientos y equipos de cuantificación de yeso, y en el futuro estos servicios retorta estándares. se podrán ofrecer dentro del paquete de serviciose. No se necesita tener precauciones para básicos de laboratorios comerciales. Se puede utilizar diferenciar el agua de poro del agua total. el método de titulación de Karl Fischer (ver 4.4.1) paraf. No se requieren curvas para la corrección del analizar los corazones que contienen yeso volumen de aceite. determinando el contenido de agua en los solventesg. Se pueden obtener con mayor facilidad las lavados durante la extracción de solventes fríos. Sin muestras duplicadas debido a que se puede embargo, este método por lo general no está preparar un gran volumen de material triturado, y disponible en empresas de servicios para el análisis las muestras se pueden obtener por medio de la de una gran cantidad de muestras de corazones. El técnica de “cono y cuarto”. método cualitativo descrito en el siguiente párrafo puede ser realizado por laboratorios comerciales.4.7.6 Limitaciones El método cualitativo presentado aquí está basado en el ajuste de saturaciones de retorta para laLas limitaciones de este método incluyen: deshidratación del yeso comparando las porosidades y los pesos de la retorta con las de baja temperaturaa. La cantidad de aceite producido puede depender sobre muestras adyacentes. Se limpia una muestra de la tasa de calentamiento. de tapón con solventes cíclicos de presión a bajasb. Debido a la presencia de emulsiones, puede temperaturas para extraer el aceite y el agua de la haber dificultad en la lectura del menisco en las muestra sin remover el agua que se encuentra probetas de recolección. químicamente retenido dentro del yeso. Luego se mide la porosidad de la ley de Boyle en la muestra4.7.7 Exactitud/Precisión limpia. Después de determinar la porosidad de la ley de Boyle, la muestra de tapón es replicada paraLa exactitud/precisión de este método es: determinar la cantidad de agua retenida en la muestra. Se utiliza la diferencia en porosidad entre lasa. La exactitud de los volúmenes de agua y aceite extracciones de baja y alta temperatura para calcular es de ± 2.5% de los volúmenes medidos. el volumen total del yeso contenido en la muestra deb. La reproducibilidad de la prueba debe caer corazón. El volumen de agua emitido en la dentro de un rango de ± 0.5 gal/ton para deshidratación de yeso es aproximadamente 1.27 muestras de bajo rendimiento (entre 3-10 veces el incremento en el volumen poroso que resulta galones/tonelada) y ± 1.0 gal/ton para muestras del encogimiento del yeso (densidad del grano = 2.32 de alto rendimiento (20 – 40 galones/ tonelada). g/c3) a medida que se convierte en anhídrido (2.89 – 3 2.98 g/c ). Las mediciones de saturación de retorta se4.7.8 Calibración obtienen en los extremos recortados de la muestra de tapón o en el material adyacente de donde se taladróPara los procedimientos de calibración de probetas, el tapón. El método de retorta a presión atmosféricaconsultar 4.2.1.8 (ver 4.2) remueve los fluidos en la muestra, y el agua de cristalización en el yeso. La porosidad de la4.8 CORAZONES QUE CONTIENEN YESO sumatoria de fluidos se determina con los datos de la retorta. Luego se ajustan las saturaciones de agua4.8.1 Principios de Análisis determinadas por el método de retorta. El ajuste resultará en una disminución en la saturación de agua.Los corazones que contienen yeso (CaSO4.2H2O) a Este ajuste es cualitativo porque los carbonatos sonmenudo provienen de formaciones de carbonato. conocidos por ser heterogéneos; así que es posibleTales formaciones son frecuentemente heterogéneas que las muestras complementarias no contengan lacon cavidades/fracturas así que se prefieren los misma cantidad de yeso.procedimientos de análisis para corazones de
  • 65. 4.8.2 Equipos agua retenida en el yeso. Después del proceso de retorta, se vuelve a pesar el tapón y se vuelve a medirLos equipos apropiados para este método incluyen: la porosidad de la muestra de tapón con la ley dea. Equipos de retorta para temperaturas altas (ver Boyle. Una comparación de la porosidad de retorta 4.2.1.2) con la porosidad de baja temperatura identifica lasb. Aparato de limpieza a baja temperatura, es decir, zonas que contienen yeso. Cuando la porosidad de un saturador a presión lo suficientemente grande alta temperatura es mucho mas alta que la porosidad para hacer que el solvente circule en ciclos al de baja temperatura, quiere decir que el contenido de mismo tiempo por varias muestras. yeso es muy alto. Cuando las dos porosidadesc. Porosímetro basado en la Ley de Boyle. concuerdan, es porque el contenido de yeso es bajo.4.8.3 Procedimientos El volumen de petróleo extraído por el método de retorta, no se ve afectado por la presencia de yeso.El corazón que será analizado se debe extender y Sin embargo, el volumen poroso utilizado paraencajar en una mesa como en la práctica estándar calcular la saturación de aceite debe ser corregido por(ver 3.2.4). De cada pie de corazón a analizar, perfore la presencia de yeso. La saturación de aceite puedeuna muestra de tapón. Si se utilizan tapones de ser calculada con el volumen de aceite y el volumendiámetro de 1 pulgada, las muestras deben tener una poroso corregido.longitud de por lo menos una pulgada. Después derecortar los tapones a la longitud deseada, estosdeben pesarse. Revise la fluorescencia de la muestray regístrela. El cálculo visual inicial de saturación de 4.8.4 Precaucioneshidrocarburos le permitirá al analista evaluar mejor lamuestra durante la fase de limpieza a presión. El Se debe tener cuidado en el proceso de secado de lastapón debe limpiarse con un método de bajas muestras tomadas del saturador a presión para evitartemperaturas, lo cual minimiza la alteración del yeso. la deshidratación del yeso presente. El monitor del horno de vació debe tener una sonda que mida laSe determina entonces la saturación de fluido de los temperatura.extremos y/o del material adyacente que permanecióen la muestra principal a partir de la cual se obtuvo 4.8.5 Cálculoseste tapón por medio del método de retorta a presiónatmosférica (ver sección 4.2.1.3). Utilice la máxima Consulte el Método de Retorta a Presión Atmosféricacantidad de material posible para de esta manera (ver 4.2) y los Cálculos para la Porosidad porlograr una mayor precisión. Este proceso nos dará Sumatoria de Fluidos (ver 5.3.2.2.2) Consulte lacomo resultado datos de saturación de fluido a altas sección 5.3.2.1.1 “Cálculos de porosidad utilizando latemperaturas y se puede calcular la Sumatoria de la Ley de Boyle”.porosidad de fluidos (ver secciones 5.3.2.2.2 y 4.2.1). S oc= V o / (Vbr x φ lt)Las muestras perforadas deben limpiarse en unavasija de presión utilizando una mezcla azeotrópica de Donde:1/3 de acetona, 1/3 de ciclohexano y 1/3 de metanol.Se colocan las muestras en la vasija de presión y se V o = volumen de aceite obtenido de la retorta de lossumergen completamente en esta mezcla. Se aplica extremos recortados o el material adyacente a la 3presión de aire o nitrógeno en la parte superior de la muestra de tapón, cm . 3mezcla impulsándola en los poros de las muestras de Vbr = Volumen total del material de retorta, cm .tapón. Se hace circular la presión para impulsar la φ lt = Porosidad de tapón después de extracción a bajamezcla adentro y afuera de los tapones. Después de temperatura, fracción.aproximadamente 24 horas, se debe revisar la S oc= Saturación ajustada de aceite, fracción.fluorescencia de la muestra para verificar que laextracción se ha completado. Los tapones que tengan Si se asume que el valor de saturación del gas esfluorescencia de aceite deben devolverse al recipiente cero, la saturación del agua S wc es:de presión para otro ciclo de limpieza. Se considera S wc = 1 - S ocque las muestras están limpias si no se detectaninguna fluorescencia de aceite. Se colocan las Si el valor de saturación del gas es un valor diferentemuestras en un horno al vacío a 120ºF (49 ºC) hasta a cero, la saturación de agua puede ser calculadoque se estabilice el peso. Las muestras deben asumiendo una densidad de grano para el anhídrido:permanecer en el horno por un período mínimo de 24horas para remover la mezcla azeotrópica de las ∆V w = (ρa / ρ g) x (Vbr x ∆φ)muestras. Se utilizan temperaturas bajas durante las ∆Vcorr = (Vw - ∆V w)fases de limpieza y secado para que este proceso S wc = Vwcorr / (Vbr x φ lt)minimice las alteraciones del yeso en las muestras de Donde:tapón. Después de limpiar y secar las muestras, sedetermina la porosidad de la ley de Boyle. S wc = Saturación de agua ajustada para la deshidratación del yeso, fracción.Después de medir la porosidad de la ley de Boyle enla muestra de tapón, se retira este para remover el
  • 66. ∆V w = Volumen de agua tomado de la 4.8.6 Ventajas 3deshidratación del yeso, cm .ρa = Densidad de grano del anhídrido , en g/ cm . 3 Las ventajas de este método incluyen:ρ g = Densidad del grano del yeso, g/cm . 3 ∆φ = Diferencia en la porosidad entre las extracciones a. Se minimizan los daños al yeso cuando se limpiarealizadas a alta y baja temperatura, fracción. la muestra con la circulación de presión. Las∆Vcorr = Volumen de agua ajustado por la mediciones de volumen poroso utilizadas paradeshidratación del yeso, en cc. calcular las saturaciones son más(Vw = Volumen de agua obtenido de la retorta de los representativas si el yeso no presenta daños.extremos recortados o el material adyacente a la b. Se puede calcular el contenido de yesomuestra de tapón, cm . 3 estableciendo comparando las porosidades.De manera alternativa, las saturaciones se pueden 4.8.7 Limitacionesexpresar en términos de peso de las muestras: Las limitaciones de este método incluyen: ƒwat = Wwat / (Wwat + Woil) a. El proceso de limpieza a baja temperatura puede ser demorado dependiendo de la gravedad del Wewat = (Wpo – Wpr) x ƒwat aceite y de la permeabilidad del material del corazón. Weoil = (Wpo - Wpr) x (1-ƒwat) b. Los valores de saturación de aceite y agua de retorta no se determinan de la misma manera Wgyp = Wpt – Wpr que las muestras que no contienen yeso. Vwcorr = (Wewat / ρbr) – (Wgyp / ρgw) 4.8.8 Exactitud/Precisión Soc = (Weoil / ρoil) Vplt La exactitud /precisión de este método es: Swc = Vwcorr / Vplt a. Si se preserva el agua de cristalización durante la circulación de presión, la determinación delDonde: volumen poroso tendrá una exactitud estándar. b. La precisión de los cálculos de saturación deWpo = Peso del tapón después de perforación, g. agua y de aceite por el método de retorta seráWpt = Peso del tapón después de la extracción a baja disminuida debido al estimado del contenido detemperatura, g. yeso por comparaciones de porosidades.Wpr = Peso del tapón después de retorta,g. c. Las porosidades obtenidas utilizando el métodoWwat = Peso del agua determinado por la extracción del helio de la Ley de Boyle son más confiablesde retorta de los extremos de la muestra o el material que las porosidades obtenidas por el método deadyacente, g. sumatoria de fluidos. Cuando los valores deWoil = Peso del aceite determinado por la extracción porosidad hallados por la ley de Boyle y lade retorta de los extremos o del material adyacente, g. sumatoria de fluidos concuerdan, se asume queƒwat = Fracción de peso del agua extraído por retorta, el resultado de saturación es más confiable quefracción. en aquellos casos donde se presentan grandesWewat = Contenido estimado del agua en la muestra de diferencias entre las dos porosidades.tapón, incluyendo el agua retenido en el yeso, g.Weoil = Contenido estimado de aceite de la muestra de ]4.8.9 Calibracióntapón, g.Wgyp = Agua de hidratación en la muestra de tapón, g. El equipo utilizado para medir la porosidad por ambosρbr = Densidad de la solución salina de la formación, g/ métodos debe estar de acuerdo con los estándares 3cm . para el método de porosidad apropiado.ρgw = densidad del agua retenida en el yeso, en g/ 3cm . 4.9 HISTORIAVwcorr = Volumen de agua ajustado por la 3deshidratación del yeso, cm . 4.9.1 Método de Retorta al Vacíoρoil = Densidad del aceite de la formación, g/ cm . 3Vplt = Volumen poroso de la muestra de tapón El método de retorta al vacío para obtener las 3después de la limpieza a temperatura baja, cm . saturaciones de fluido en corazones es una técnica deSoc = Saturación de aceite calculado para la muestra diámetro completo . Se utiliza este método de manerade tapón contabilizando el cambio experimentado en muy extensiva en las regiones de “rocas duras”, comovolumen poroso debido a la deshidratación del yeso, es el caso de la Región Occidental de Texas, donde lafracción. producción proviene principalmente de formacionesSwc = Saturación del agua calculado para el tapón carbonatadas. Aunque varias empresas que analizancontabilizando el agua retenido en el yeso y el cambio corazones aún mantienen equipos para realizar esteen volumen poroso debido a la deshidratación del procedimiento, no es un procedimiento recomendable,yeso, fracción. habiendo sido reemplazado por el método de destilación por extracción (ver 4.3).
  • 67. El procedimiento consiste en destilar los fluidos en el º ºporo a una temperatura máxima de 450 F (232 C),manteniendo un vacío parcial en el sistema. Lasprobetas para la recolección de fluidos debensumergirse en una baño de alcohol/hielo seco a una º ºtemperatura aproximada de -75 F ( -59 C) para evitarla pérdida de vapores a través de la bomba al vacío.El procedimiento se presta para la determinación delvolumen poroso por medio del método de sumatoriade fluidos. Esto es posible porque el primer pasoconsiste en saturar con agua dulce los espaciosporosos que no están ocupados o que están llenos degas. Se determina el volumen poroso por diferenciagravimétrica. Se emplea un factor de corrección parael volumen de aceite y el volumen del agua en el porose halla por diferencia. Los tres valores comprendenel volumen poroso y los fluidos recolectados puedenexpresarse de acuerdo a esto. Se puede calcular unaporosidad utilizando un volumen total determinado enla misma muestra utilizada para el proceso dedestilación.Una de las principales desventajas de este método esla condición en que quedan las muestras después delproceso de destilación. No es raro que las muestrasqueden negras debido al coqueo del aceite y ningúnprocedimiento de limpieza conocido puede restaurarlas muestras de tal manera que puedan volver autilizarse en otros procedimientos, como por ejemplola porosidad de la ley de Boyle, o para pruebas depresión capilar o permeabilidad relativa. Por esta yotras razones es que el Subcomité de autores de estedocumento decidió no incluir esta técnica como unprocedimiento recomendable.
  • 68. CONTENIDO5. DETERMINACION DE POROSIDAD 5.1 Información General 5.2 Medición del Volumen Total 5.3 Mediciones del Volumen Poroso 5.4 Procedimientos Históricos 5.5 Rocas Ricas en Sustancia Orgánica 5.6 ReferenciasFiguras:5-1 Volúmenes Porosos Totales y Efectivos conforme a las Definiciones de los Analistas de Núcleos y de Registros5-2 Aparato para Inmersión en Mercurio de Arquímedes5-3 Bomba Volumétrica de Desplazamiento de Mercurio5-4 (Flotabilidad) de Arquímedes con Fluidos Diferentes al Mercurio - Aparato5-5 Porosímetro de Doble Celda - Ley de Boyle5-6 Gráfico de una Celda de Carga Isostática para la Determinación Directa del Volumen Poroso5-7 Gráfico de Carga en el Laboratorio5-8 Gráfico de Cargar en Laboratorio y Yacimiento5-9 Método de Medición por Adsorción VolumétricaTablas:5-1 Guía de Volumen Total, Volumen de Grano y Volumen Poroso5-2 Materiales de Envoltura para Muestras de Núcleos de Consolidación Deficiente/Sin Consolidar5-3 Densidad del Mercurio vs. Temperatura.
  • 69. PRACTICAS RECOMENDADAS PARA EL ANÁLISIS una diferencia entre la definicion actualDE NÚCLEOS utilizada por los analistas de registros. Esto se complica aún más con las técnicas de análisis5. Determinación de Porosidad de núcleo diseñadas para dejar varios estratos5.1 INFORMACIÓN GENERAL moleculares de agua con arcilla o minerales5.1.1 Comentarios Introductorios/Ecuaciones dentro del espacio poroso (ver Figura 5-1).5.1.1.1 La porosidad, definida como la relación del 5.1.1.4 Históricamente, la porosidad efectiva ha sidovolumen poroso respecto al volumen total del material, definida como una medida de los vacíos conectados. Sees una propiedad intrínseca de todas las rocas de deriva a partir de la diferencia entre las determinacionesyacimientos. Se debe conocer la cantidad de espacio del volumen total y el volumen aparente del grano, o convacío que puede ser ocupado por hidrocarburos o agua una medición directa del espacio vacío conectado. Elen un yacimiento para obtener un cálculo inteligente de volumen medido del espacio vacío conectado puedela cantidad inicial de petróleo/gas en el sitio. El nivel de variar con la preparación de la muestra y el métodoprecisión con el cual se puede determinar la porosidad analítico utilizado. La porosidad total es una medida deles en general una función de los métodos utilizados en espacio vacío total, tanto conectado como aislado, en laestas mediciones. Varias herramientas de registro muestra de roca. Este puede ser determinado con lautilizadas en los métodos eléctricos, nucleares, sónicos medición del volumen total, el peso seco y el volumeno de densidad son utilizadas para la determinación del grano en una muestra desagregada.continua de porosidad en el pozo. Las medicionesobtenidas con estas herramientas de registro deben ser 5.1.1.5 En el campo de la interpretación de registros, lacalibradas con las porosidades del núcleo determinadas porosidad efectiva se ha definido como el volumenbajo condiciones subterráneas simuladas, teniendo en poroso interconectado ocupado por los fluidos libres. Encuenta el volumen de roca investigado por las esta definición, la porosidad efectiva no incluye elherramientas de registro. Se deben considerar también volumen del agua ligada a arcilla o a minerales y enlos efectos de las desviaciones en las muestras de algunos enfoques analíticos, no incluye tampoco el aguanúcleo, la frecuencia de muestra y el volumen de adicional contenido dentro del shale por fuerzasmuestra. Con una sola excepción, siempre se refiere a capilares. Además, en el campo de la interpretación dela determinación de porosidad que va de cero (0) a <400 registros, la porosidad total es ese volumen que ocupanpsi (2760 kPa) de esfuerzo restrictivo. Se explica el todos los fluidos (espacio poroso conectado y aislado)método para determinar la porosidad a presiones en la roca, incluyendo el volumen ocupado por el aguaexcesivas simuladas en 5.3.2.2.1.2 unida a la arcilla (ver Figura 5-1).5.1.1.2 A menos que se especifique lo contrario, los 5.1.1.6 La experiencia en el análisis de núcleos indicamétodos de análisis descritos son aplicables a tapones que para la mayoría de las rocas de yacimiento existende núcleo cilíndricos perforados de rocas consolidadas y pocos poros aislados, y por lo tanto existe muy poco (orelativamente homogéneas. La porosidad obtenida con no existe) diferencia medible en la porosidad total yel análisis de núcleos puede ser averiguada por varios efectiva históricamente definida (Figura 5-1). Por lométodos diferentes (ver Tabla 5-1). La medición del tanto, con estas definiciones, la porosidad efectivavolumen total (BV) y del volumen del Grano (GV) nos da determinada con los análisis de núcleo en una muestrael volumen poroso (PV) por diferencia, y porosidad (∅) totalmente seca entre 210o y 240oF (99o a 116oC)así: corresponde más aproximadamente a la porosidad total definida por los analistas. En ciertas circunstancias, talPV = (BV - GV) (1) como el de las rocas volcánicas, puede haber una∅ = (BV - GV)/BV diferencia medible entre la porosidad efectiva (conectada) y la total (conectada y aislada) a partir delLa medición directa del volumen poroso (PV) y del análisis del núcleo. Además, las técnicas de secado delvolumen del Grano (GV) da como resultado: núcleo pueden diseñarse de tal manera que se deja cierta cantidad de agua ligada en superficies minerales.∅ = PV/(PV+GV) (2)La medición directa del volumen del poro (PV) y del 5.1.1.7 No existe un acuerdo universal entre losvolumen total (BV) da como resultado: analistas de registros sobre la definición de porosidad efectiva (ver Figura 5-1). El menor valor para este∅ = PV/BV (3) parámetro se obtiene si todo el agua asociado con los shales (agua libre de aniones/adsorbida más el agua5.1.1.4 En el laboratorio, por lo general se mide uno contenida en los capilares dentro del shale) se excluye de dos tipos de porosidad: estos son la como espacio poroso no efectivo. Se obtiene un valor porosidad efectiva o la porosidad total. Existe mas alto si se excluye únicamente el agua libre de
  • 70. aniones/adsorbida (definida como una función de lasalinidad y también la capacidad de intercambio 5.1.2 Muestras de Núcleo con Consolidacióncatiónico o la concentración de counteriones en la arcilla Deficiente o Sin Consolidar 3)por unidad de volumen poroso, meq/cm . Lasporosidades de núcleos basados en muestras secas con 5.1.2.1 Las muestras con consolidación deficiente o nohumedad controlada por lo general se encuentran entre consolidadas presentan requisitos únicos. El términoeste valor mas alto y el valor de la porosidad total. En “deficientemente consolidado” incluye una amplia gamaeste momento es difícil seleccionar las condiciones de de materiales de núcleos, desde muestras friables hastalaboratorio que produzcan una porosidad efectiva en las muestras que no tienen ninguna consolidación, sin unamuestras de núcleo de conformidad con las definiciones cementación aparente entre los granos. Para efectos dede los analistas. esta discusión, el término “deficientemente consolidado” se refiere a cualquier muestra de tapón que requiere un5.1.1.8 Otro aspecto de la medición de porosidad, que montaje en un material envolvente apropiado paraen realidad se aplica a todo el campo del análisis de soportar el proceso de limpieza, preparación y medición.núcleos, es la selección entre un análisis convencional(muestra pequeña) o un análisis de diámetro completo. 5.1.2.2 Las muestras de tapón son usualmenteLa decisión sobre el tipo que se debe utilizar envueltos utilizando un cilindro de metal o de polímeropreferiblemente se basaría únicamente en la alrededor de la circunferencia de la muestra. La Tablahomogeneidad de la formación que se está analizando. 5-2 relaciona algunos de los materiales envolventesMuchas piedras areniscas son lo suficientemente comunes junto con sus ventajas y desventajas.homogéneas para que una muestra pequeña puedaconsiderarse representativa del incremento del análisis. 5.1.2.3 Para permitir el flujo, se cubren las caras delPor otro lado, cuando la formación es heterogénea en tapón con tamices u otros materiales porosos. Elcuanto a la estructura de los poros o la litología, como es tamaño de la malla debe ser lo suficientemente pequeñoel caso de los carbonatos vugulares o fracturados, las para evitar la pérdida de granos, pero lo suficientementetécnicas de núcleo análisis de núcleo de diámetro total. grande para evitar taponamientos por finos movedizos.Por lo tanto, el tamaño de la muestra requerido pararepresentar la estructura de poros y la litología delmaterial del núcleo adecuadamente, como tambien laestrategia de muestreo, deben controlar el tipo deanálisis utilizado.Tabla 5-1: Indice de Volúmenes: total, de Grano y PorosoNúmero del Titulo PropósitoMétodo5.2.1 Inmersión en Mercurio (Flotabilidad)de Arquímedes Medición del Volumen total5.2.2 Desplazamiento de Mercurio Medición del Volumen total5.2.3 Medidor Medición del Volumen total5.2.4 (Flotabilidad de) Arquímedes con fluidos diferentes al mercurio Medición del Volumen total5.2.5 Volumen total sumando volumen poroso y de grano Determinación del Volumen total5.3.1 Volumen poroso total de la densidad del grano de la muestra Medición del Volumen del Grano desagregada5.3.2.1.1 Método de Doble Celda de la Ley de Boyle Medición del Volumen del Grano5.3.2.2.1 Método de Celda Sencilla de la Ley de Boyle Medición Directa del Volumen del Poro5.3.2.2.2 Sumatoria de Porosidad de Fluidos Resumen de las Mediciones del volumen total y de Poro5.3.2.2.3 Método de Saturación de Líquidos Medición directa del volumen de poro5.4 Procedimientos Históricos Medición del volumen total, de grano y de poro5.5 Rocas ricas en materia orgánica Volumen de poro y gas adsorbidoTípicamente se utilizan las mallas de tamaño 200 o 120. para limpieza y pruebas. Se recomienda un aceroLas muestras algo consolidadas requieren un solo tamiz. inoxidable de alta calidad como el 316 o Monel.Las muestras menos consolidadas pueden requerirtratamientos finales más sofisticados. Por ejemplo, se 5.1.2.4 El volumen poroso y de grano aparente delpueden utilizar dos tamices. Un tamiz es de malla más material envolvente y de los tamices en los extremosfina para evitar la pérdida de granos y se utiliza un debe determinarse y contabilizarse como parte de lasegundo tamiz menos flexible y más gruesa para darle medición de porosidad. El volumen del materialfuerza mecánica. El material escogido para los tamices envolvente en una muestra individual puededebe ser inerte a los solventes y las salmueras utilizadas determinarse aplicando el Método de Doble Celda de la
  • 71. Ley de Boyle para el volumen de grano (ver 5.3.2.1.1) o y luego determinar el peso de este material aplicado ael método de Arquímedes para el volumen total, cada muestra. Con estos datos se puede hallar elutilizando ya sea mercurio (donde sea apropiado, ver volumen del material. Este método asume que la5.2.1) u otros solventes (ver 5.2.4). En la práctica, es densidad del material es constante de pieza en pieza.mas fácil determinar la densidad del material envolventeTabla 5-2 Material Envolvente para Muestras de Núcleo Poco Consolidadas/No consolidadasMaterial Envolvente Ventajas DesventajasMangas de Plomo Maleable, se adhiere bien a la muestra Interactúa con el mercurio y algunas salmueras.Cinta de Teflón Inerte Difícil de aplicar, porosa y permeableTubo de Teflón Encogimiento Térmico Inerte, fácil del Aplicar Puede que no se adhiera bien a la muestra en bajos niveles de esfuerzo restrictivo, posible alteración de la muestra por el calor y por el estrés radial aplicado mientras se encoge el tuboManga de Aluminio Maleable, se adhiere razonablemente Interactua con algunas salmueras y bien a la muestra puede que no se adhiera bien a bajos niveles de esfuerzo restrictivoPintura Epóxica u Otra Cobertura Económica, fácil de Aplicar Interactua con solventes, fuerza mecánica deficiente, puede ser absorbido en la muestraEstaño Maleable, se adhiere bien a la muestra Interactua con el mercurio y algunas salmueras5.1.2.5 También se debe determinar el volumen de muestras de consolidación deficiente es el método de“grano” y el "poroso” de los tamices. El volumen de Celda-Sencilla de la Ley de Boyle para la medición degrano puede determinarse tomando una cantidad de volumen poroso en esfuerzo restrictivo elevado (vertamices idénticos y midiendo su volumen sólido en un 5.3.2.2.1.2) y el método de Doble-Celda de la Ley deaparato de doble celda aplicando la Ley de Boyle. El Boyle para el volumen de grano.valor determinado se divide por el número de tamicesprobados y este valor promedio se aplica a cada 5.2 MEDICION DEL VOLUMEN TOTALmuestra. El volumen poroso es más sensible al método (TAMAÑO DE TAPON)de prueba aplicado. Para el método de la Ley de Boyle,el volumen poroso o vacío en los tamices puede Se requiere el volumen total de una muestra de rocadeterminarse montando un tapón sólido, no poroso de la para determinar la porosidad de esa muestra. Elmisma manera en que se preparan las muestras reales. volumen total de un tapón de núcleo puede serEl método de Celda-Sencilla de la Ley de Boyle da determinado por varios métodos. Las técnicas devolúmenes vacío de los tamices. medición incluyen la inmersión de Arquímedes, el desplazamiento de mercurio y por medidor.5.1.2.6 Una vez se empaca la muestra con este material Los volúmenes totales también pueden determinarseenvolvente y tamices, se pueden realizar pruebas sumando las mediciones directas del volumen de granoutilizando muchas de las mismas técnicas aplicadas en y el volumen poroso.las muestras consolidadas. En las siguientes secciones El volumen total de una muestra seleccionada para lase explica la aplicabilidad de cada método de medición medición de porosidad debe medir preferiblemente por lopara las muestras envueltas de poca consolidación. menos 10 cm3. Normalmente, las muestras son cilindros rectos con diámetros desde los 2.54 cm hasta 3.81 cm y5.1.2.7 Como las propiedades físicas de las muestras longitudes de por lo menos 2.54 cm y 3.81 cmcon poca consolidación son más sensibles al esfuerzo respectivamente. Se pueden utilizar formas irregularesrestrictivo que las muestras consolidadas, las tomando las precauciones adecuadas si no se puedenmediciones realizadas a niveles de esfuerzo por debajo obtener muestras de dimensiones regulares.del esfuerzo efectivo del yacimiento in situ, no serán tanrepresentativas de la roca del yacimiento. Por lo tanto, 5.2.1 Inmersión en Mercurio (Flotabilidad) deel método recomendado para determinar la porosidad de Arquímedes
  • 72. mercurio puede retenerse entre los materiales5.2.1.1 Principio envolventes y la muestra. Como consecuencia, este no es un procedimiento recomendado para lasSe sumerge un tapón de núcleo en mercurio y el muestras forradasvolumen del mercurio desplazado por la muestra sedetermina gravimétricamente (Principio de Arquímedes). 5.2.1.4 Exactitud5.2.1.2 Ventajas La medicion del peso puede repetirse con una precisión de ± 0.015 gramos si no hay aire retenido cuando seLas ventajas de este método incluyen: sumerja la muestra y la temperatura permanezca constante. Las mediciones de volumen total puedena. Las muestras pueden utilizarse para tests posteriores repetirse con una precisión de ± 0.01 cm3.siempre que no ocurra una penetración del mercurio.b. El método es exacto si se utiliza una técnica 5.2.1.5 Equiposcuidadosa y se hacen mediciones precisas. Los siguientes equipos son apropiados para este método:5.2.1.3 Limitaciones a. Balanza analítica electrónica de una sola bandeja,Las limitaciones de este método incluyen: con una precisión de ± 0.01 g. b. Recipiente de mercurio lo suficientemente grandea. La retención de aire alrededor de las muestras creará para sumergir completamente el tapón en posiciónerrores y producirá volúmenes totales demasiado altos. horizontal sin tocar los lados del recipiente.b. Las muestras con cavidades o que tengan una d. Mercurio para llenar el recipiente para sumergir lospermeabilidad extremadamente alta serán penetradas tapones completamente.por el mercurio, resultando en valores de volumen total e. Tenedor ajustable con marca de referencia.bajos y dejando las muestras inservibles para pruebas f. Termómetro.adicionales. Las muestras que tienen una superficie concavidades o que contengan fracturas abiertas no son 5.2.1.6 Procedimientorecomendadas para el análisis de volumen total porinmersión de mercurio. Sin embargo, si es necesario El volumen total (BV) se mide por el método deanalizar este tipo de muestras utilizando esta técnica, la Inmersión en Mercurio de Arquímedes con el aparatosuperficie de la muestra debe sellarse o se deben llenar que se muestra en la Figura 5-2. Se coloca un vaso delas cavidades para evitar la penetración del mercurio. mercurio sobre la balanza electrónica de bandejaEs posible que este no sea un tratamiento adecuado. sencilla, y se sumerge el tenedor hasta la marca de referencia. La marca se ubica de tal manera que la1. Se pueden utilizar materiales tales como tubería de parte superior del tapón de núcleo quede sumergido deTeflón de termoencogible para recubrir las superficies 3 a 7 milímetros dentro del mercurio. Luego se tara lacilíndricas de una muestra para tapar las fisuras. El balanza. Se retira el tenedor del mercurio, y el tapón quevolumen de cualquier cobertura debe restarse del se va a medir flota a lo largo en el mercurio con elvolumen total medido, y no deben existir espacios de tenedor en la misma marca de referencia. La muestraaire entre la tubería y la roca en superficies que no no debe tocar los lados del recipiente de mercurio. Eltengan fisuras. peso resultante representa la masa del mercurio2. Se pueden llenar las fisuras en la superficie (con desplazado. El alambre de acero inoxidable de calibrearcilla, parafina o un epoxi), lo cual permitirá una 18 (1.0 milímetro de diámetro) es un material adecuadomedición directa del volumen total cuando se sumerja la para el tenedor. Se ha observado que el uso delmuestra en el mercurio. Por lo general, el llenado de las alambre de mayor calibre resulta en mediciones de pesofisuras es una prueba destructiva y debe ser el último inestables (hay cambios de peso con el paso del tiempo)paso en el análisis. y tiempos prolongados de equilibrio.3. El calibrado de la longitud y el diámetro de lamuestra, y el cálculo del volumen total (ver 5.2.3) es un 5.2.1.7 Cálculosmétodo utilizado para superficies que tienen fisuras. Laexperiencia ha demostrado que los volúmenes totales El volumen total se calcula utilizando la siguientecalculados a menudo son demasiado altos. Las técnicas ecuación:de calibración presentadas en 5.2.3.6 mejoran laexactitud de los datos. BV = Masa de Mercurio desplazadac. El método es inadecuado para las muestras con Densidad del Mercurio a la temperatura de consolidación deficiente o sin consolidación que medición están montadas en manguitos de plomo por la amalgamación del plomo y el mercurio. Además el 5.2.1.8 Precauciones:
  • 73. a. El aire atrapado alrededor de la muestra produciráUna base pesada para sostener el ensamblaje del volúmenes totales demasiado altas.tenedor es esencial para mantener la muestra en su b. Las muestras con fisuras o con permeabilidadeslugar para asegurar la medición precisa de pesos. Es extremadamente altas pueden ser penetrados por elimportante utilizar la densidad correcta de mercurio para mercurio resultando en bajos valores de volumen total ysu temperatura. Una variación de 5ºC provocará un dejando las muestras inservibles para pruebaserror sistemático de 0.02% en el volumen total (ver Tabla adicionales (ver 5.2.3).5-3) c. En la mayoría de las bombas de desplazamiento de mercurio, la muestra se sumerge aproximadamente 50Tabla 5-3: Densidad del Mercurio Vs. Temperatura milímetros en el mercurio. La altura del mercurio provoca una presión de cerca de 1 psi (6.9 kPa) en lao 3 o parte superior de la muestra. Esto del Mercurio g/cm3 C Densidad del Mercurio g/cm C Densidad puede causar que18.0 13.5512 27.0 los volúmenes totales sean sistemáticamente bajas 13.529119.0 13.5487 28.0 debido a 1) conformidad con la aspereza de la superficie 13.526620.0 13.5462 29.0 microscópica o 2) penetración en los poros grandes. La 13.524221.0 13.5438 30.0 profundidad de la inmersión se minimiza (3-7 milímetros) 13.521722.0 13.5413 31.0 en el método de Inmersión13.5193 en Mercurio de Arquímedes23.0 13.5389 32.0 (ver 5.2.1). 13.516824.0 13.5364 33.0 d. Este método no es el 13.5144 para muestras no adecuado25.0 13.5340 34.0 consolidadas montadas en manguitos de plomo debido a 13.511926.0 13.5315 la amalgamación de plomo-mercurio. El mercurio también puede quedar atrapado entre los materiales envolventes y la muestra. Por lo tanto, este método noCon el fin de lograr pesos estables, el tenedor debe es recomendable para muestras forradas.tener un diseño tal que permita un punto de contactosobre la muestra. Si el volumen del tenedor es 5.2.2.4 Exactituddemasiado grande en relación con el volumen del tapón,se obtendrán pesos erróneos. Los pesos inestables La medición puede reproducirse con una precisión depueden indicar que el tenedor no es el adecuado o que 0.01 cm3 si la bomba se ha calibrado y se ha ajustado enhubo invasión de mercurio. La contaminación de cero para cada muestra.mercurio puede confirmarse comparando los pesos delas muestras antes y despues de la inmersión en 5.2.2.5 Equiposmercurio. La figura 5-3 muestra una bomba volumétrica de5.2.2 Desplazamiento de Mercurio (Bomba de desplazamiento de mercurio de alta presión. La cámara Desplazamiento Volumétrico) para muestras podrá contener tapones hasta 3 aproximadamente 25cm de volumen.5.2.2.1 Principio 5.2.2.6 Procedimiento/CálculosEl volumen total de la muestra se mide pordesplazamiento de mercurio utilizando una bomba de El volumen total de una muestra de núcleo de formadesplazamiento volumétrico a la cual se conecta una regular o irregular se obtiene por medio decámara de acero inoxidable. desplazamiento de mercurio. La cámara que no contenga ninguna muestra, se llena con mercurio hasta5.2.2.2 Ventajas el nivel de referencia. El aparato de lectura del instrumento se coloca en cero. Luego se baja el nivel deLas ventajas de este método incluyen: mercurio, se introduce la muestra y se llena la cámara nuevamente hasta el nivel de referencia. Se obtiene laa. Este procedimiento permite ejecutar mediciones lectura del volumen del instrumento. La diferencia entrerápidas. esta lectura y el cero del instrumento es el volumen totalb. La técnica se utiliza como parte de la medición de de la muestra.porosidad por Sumatoria de Fluidos.c. Las muestras pueden utilizarse en tests posteriores si 5.2.2.7 Precaucionesno ocurre una penetración o adsorción de mercurio. El mercurio y la cámara deben ser limpios y libres de5.2.2.3 Limitaciones películas superficiales, sólidos y aceites.Las limitaciones de este método incluyen: 5.2.2.8 Calibración
  • 74. La bomba de mercurio se calibra con lingotes de acero Se pueden utilizar los medidores digitales o de vernier.de volumen conocido. 5.2.3.6 Procedimiento5.2.3 Medidor La longitud y el diámetro de un cilindro o las5.2.3.1 Principio dimensiones de una muestra de forma regular se miden en por lo menos cinco posiciones diferentes para definirLas muestras que son cilindros rectos u otras formas cualquier irregularidad en la forma. Las pequeñasregulares pueden ser calibrados para obtener el volumen desviaciones en la forma se pueden promediar. Variastotal. Se puede utilizar un micrómetro o un calibre muestras sin fisuras y/o fracturas abiertas, cuyasvernier (de nonio), el cual pueda leerse con una dimensiones brutas cubran el alcance de muestras aprecisión de 0.002 cm, para medir longitud y diámetro. analizar, deben tener su volumen total determinadoSe recomienda un mínimo de cinco mediciones. utilizando una técnica de inmersión adecuada. Luego se debe determinar su volumen total utilizando la técnicaNota : Las muestra con fisuras superficiales y/o fracturas exacta de medidor que se va a utilizar para la mediciónabiertas pueden ser analizados utilizando este método, de muestras subsecuentes. Los factores de correcciónsi se calibran los datos de volumen total en las muestras pueden entonces determinarse para así calibrar losutilizando la técnica indicada en 5.2.3.6. volúmenes totales con respecto a aquellos medidos por inmersión. Estos factores se aplican entonces a las5.2.3.2 Ventajas mediciones subsecuentes de volumen total calibrado para corregirlas hasta llegar a un volumen de inmersiónLas ventajas de este método incluyen: equivalente. Si se utilizan medidores digitales, se requiere menosa. La muestra puede utilizarse en pruebas posteriores. tiempo y se podrán tomar más lecturas. Comparadosc. Es un procedimiento rápido. con los medidores de vernier, las mediciones no son tan susceptibles al error humano porque las lecturas se5.2.3.3 Limitaciones muestran en forma digital. Los medidores digitales se pueden conectar con un computador para registrar lasLas limitaciones de este método incluyen: lecturas automáticamente. Se pueden tomar 10 lecturas de longitud o en menos de 60 segundos.a. Las muestras de formas irregulares no puedenmedirse por este método. 5.2.3.7 Cálculosb. Las irregularidades en las superficies de las muestraspueden dar volúmenes totales demasiado altos. El área transversal de la muestra cilíndrica se calcula ac. Los volúmenes totales calibrados por lo general no partir del diámetro promedio y se multiplica por lason recomendados para métodos de porosidad donde longitud promedio para obtener el volumen total. SePV = (BV-GV). La exactitud del volumen total no es tan puede utilizar una fórmula apropiada para muestras nocrítica donde ƒ = PV/BV y el volumen poroso es cilíndricas.determinado por medición directa (ver 5.3.2.2). En loscasos donde el tipo de roca (con fisuras o fracturada) no 5.2.3.8 Precaucionesrequiera el uso de la técnica del medidor, los datosdeben calibrarse de la manera indicada en 5.2.3.6. Las precauciones de este método incluyen:d. No se recomienda este método para muestras que a. Las mediciones de diámetro deben tomarse en por lonecesiten forro, muestras de consolidación deficiente o menos cinco posiciones de igual distancia a lo largo desin consolidación alguna. Si se utiliza de todas maneras, la muestra.se deben aplicar correcciones para el grosor del tamiz y b. Las mediciones de longitud también deben obtenerseel forro en los valores de longitud y diámetro. de por lo menos cinco posiciones tomadas alrededor de la periferia de la muestra.5.2.3.4 Exactitud c. Asegúrese de que los medidores están en cero entre mediciones sucesivas.Se ha mostrado que las mediciones de longitud y d. Cuando se midan diámetros o longitudes dediámetro en muestras reales se pueden reproducir con muestras con irregularidades en la superficie,un nivel de confiabilidad del 99% (dentro de 3 asegúrese de que los medidores no penetren lasdesviaciones estándar) con una precisión de 0.15 mm fracturas o fisuras resultando en medicionespara longitud y 0.04 mm para diámetro. Los volúmenes menores que las dimensiones reales.totales pueden repetirse con una precisión de 0.15 cm3.Ver 5.2.3.6 para mejorar este nivel de precisión. 5.2.4 Flotabilidad (Arquímedes) Con Fluidos Diferentes al Mercurio (ejemplo, Salmuera, Aceite5.2.3.5 Equipos Refinado o Tolueno)
  • 75. 5.2.4.1 Principio 5.2.4.6.1 Se satura una muestra con un líquido deUn cuerpo colocado en un líquido flota por una fuerza densidad conocida, tal como una no dañina, un aceiteigual al peso del líquido desplazado. refinado ligero o un solvente de un alto punto de ebullición. La muestra puede ser esencialmente 100%5.2.4.2 Ventajas saturada con líquido evacuando el espacio poroso, introduciendo el saturante, y siguiendo con unaLas ventajas de este método incluyen: saturación de presión (ver 5.3.2.2.3.6).a. Se pueden lograr valores exactos si se utiliza la 5.2.4.6.2 Se remueve el exceso de líquidotécnica adecuada. cuidadosamente (evitando la pérdida de grano) de lab. La muestra puede ser totalmente saturado con líquido muestra y luego la muestra saturada se pesa en el aire.para otras pruebas que así lo requieran Cuando se remueve el exceso de líquido de la superficiee. Si la muestra está 100% saturada de un solo fluido de la muestra, se deben tomar precauciones para antes de medir el volumen total, se pueden calcular asegurar que no se remueven los fluidos de los poros el volumen poroso, el volumen del grano y la expuestos en la superficie. Se debe evitar el uso de densidad del grano con los pesos registrados. materiales (como toallas secas) que remueven el líquido de los poros de la superficie por acción capilar, como5.2.4.3 Limitaciones también por método mecánico tal como la agitación violenta. Los métodos aceptables para remover elLas limitaciones de este método incluyen: exceso de líquido son el de rodar la muestra sobre un trapo húmedo libre de pelusa o sobre una toalla de papela. El líquido puede ser inadecuado para pruebas mojados con el líquido saturante, o de limpiar la muestraposteriores y tendrá que removerse. cuidadosamente con un trapo húmedo o con los dedos.b. Los núcleos que tengan fisuras no deben medirse poreste método. 5.2.4.6.3 Se llena un cubilete con líquido saturante. Unc. No deben utilizarse líquidos que lixivien la muestra o soporte de alambre fino (de diámetro máximo de 1.0que causen hinchazón de la matriz. milímetro) conectado al estribo de una balanza sed. Las fisuras o poros grandes en muestras con sumerge en el líquido hasta una marca de referencia, ypermeabilidad extremadamente alta se llenarán mientras la balanza se coloca en cero. Luego, se coloca lala muestra se encuentra sumergida en el líquido muestra en el soporte, se sumerge hasta la marca deresultando en bajos valores de volumen total (ver referencia y se obtiene el peso sumergido de la muestra.5.2.2.3.b). Llenar estas fisuras o poros grandes antes de (ver Figura 5-4A).la medición permitirá una medición directa del volumentotal cuando se tome el peso sumergido. 5.2.4.6.4 La figura 5-4 B muestra un procedimientof. Esta no es una técnica recomendable para alterno. Se llena un cubilete con el líquido saturante y se muestras envueltas con consolidación deficiente o coloca en una balanza. Luego se baja el soporte de no consolidadas debido a la posibilidad de atrapar alambre fino en el líquido hasta la marca de referencia y un volumen de fluidos extraños entre la superficie se ajusta la balanza en cero. La muestra saturada se del tapón y el forro. coloca luego en el soporte, se sumerge hasta la marca de referencia y se obtiene el peso inmerso de la5.2.4.4 Exactitud muestra.La medición del peso puede repetirse con una precisión 5.2.4.6.5 Se puede hacer una revisión al volumen porosode ±0.015 gramos si no haya aire atrapado cuando se tomando (a) la diferencia en peso de la muestra 100%sumerja la muestra y si la temperatura permanece saturada en el aire y el peso seco y b) dividiendo por laconstante. La exactitud de las mediciones de volumen densidad del líquido saturante.total variará dependiendo de la densidad y la volatilidaddel líquido utilizado en las mediciones. Una buena Nota: No es indispensable que la esté 100% saturadatécnica debe dar un volumen total repetible con una con el líquido para poder determinar el volumen total. Laprecisión de 0.01 cm3. técnica da un volumen total exacto siempre y cuando la muestra no esté absorbiendo líquido cuando se toma el5.2.4.5 Equipos peso mientras está suspendido bajo el líquido. Sin embargo, si la muestra no está 100% saturada, losSe requiere una balanza analítica con una precisión de resultados de mediciones como el volumen de poro, elun miligramo, un soporte de alambre fino, un recipiente volumen poroso, el volumen de grano, y la densidad depara líquido y un termómetro. La Figura 5-4 muestra dos grano calculados con los pesos serán incorrectos.posibles configuraciones experimentales. 5.2.4.7 Cálculos5.2.4.6 Procedimiento
  • 76. El volumen total calculado con el aparato mostrado en la c. Es probable que unos pesos inestables decrecientesFigura 5-4 A es igual al peso inicial de la muestra indiquen que el fluido se está absorbiendo en la muestra,saturada (o parcialmente saturada con peso lo cual resultará en un volumen total demasiado bajo.estabilizado) en el aire menos el peso cuando está d. Las fluctuaciones en temperatura deben minimizarsesumergida, dividido por la densidad del líquido de porque la densidad del líquido de inmersión podríainmersión. El volumen total calculado con el aparato variar.mostrado en la figura 5-4B es igual al peso inmerso de la e. Se debe tener cuidado cuando se limpian lasmuestra saturada dividido por la densidad del fluido de superficies de la muestra saturada para evitar lainmersión. pérdida de grano o una remoción excesiva de saturante. Ver 5.2.4.6.2 para las técnicas A adecuadas. B 5.2.5 Volumen Total Calculado Por Sumatoria deBV = Peso saturado - Peso inmerso; BV=Peso Inmerso Mediciones Directas de Volumen de Grano Densidad del Fluido de Inmersión (5.3.2.1.1) y Volumen Poroso (5.3.2.2.1)Densidad del Fluido de Inmersión 5.2.5.1 Cálculos5.2.4.8 Precauciones El cálculo básico es:Las precauciones para este método incluyen: BV = GV + PV (9)a. Se debe tener cuidado en el diseño del aparato. Elarreglo debe ser tal que se sumerjan totalmente ambas 5.3 MEDICIÓN DE VOLUMEN POROSOmuestras y el soporte de alambre se sumerjan dentro dellíquido durante la medición, que no se encuentren El volumen poroso total es el espacio vacío total, tantoapoyadas por el recipiente de inmersión y que sólo cierta conectado como aislado, en una muestra de roca.longitud de alambre recto (diámetro máximo de 1.0milímetro) penetre la superficie del líquido. El alambre y 5.3.1 Volumen Poroso Total Calculado de lael fluido deben estar limpios. Densidad de Grano en Muestras Desagregadasb. Es esencial utilizar la densidad correcta de fluido parala temperatura del líquido en el momento de la medición El volumen poroso total es igual a la diferencia entre eldel peso sumergido. La densidad del fluido debe volumen total de la muestra y el volumen de grano 3.conocerse con una precisión de 0.005 g/cm Un error desagregado. La separación se realiza con el fin de 3de 0.005 g/cm resultaría en una desviación de exponer cualquier volumen poroso aislado.porosidad de 0.5 puntos (porosidad expresada comoporcentaje) y una desviación en la densidad de grano de 5.3.1.1 Método Seco para Determinar la Densidad 30.01 g/cm . La densidad del fluido puede medirse con de Grano/Volumen de Grano.un picnómetro, un medidor digital electrónico dedensidad, varias balanzas de gravedad específica o 5.3.1.1.1 Principiopuede también calcularse utilizando un estándar desilicio disponible del Instituto Nacional de Estándares y Primero se determina el volumen total de una muestraTecnología. limpia (ver 5.2). Luego, la muestra se seca, se pesa y se desagrega. Despues de la separación, se coloca unaVss = Wss /ρss (7) porción debidamente pesada dentro de un porosímetro de la Ley de Boyle para determinar el volumen de granoDonde : (ver 5.3.2.1.1). El volumen de grano en la muestra total se calcula utilizando la proporción del peso seco de laVss = volumen estándar de silicio. muestra consolidada con respecto al peso seco de laWss = peso al aire del estándar del silicio. muestra desagregada que se coloca en el porosímetro.ρss = Densidad estándar del silicio del Instituto Nacionalde Estándares y Tecnología. 5.3.1.1.2 Ventajas Las ventajas de este método son:ρF = Wss - Wiss /ρss a. Es rápido.Donde: b. La muestra se puede utilizar para mediciones complementarias que requieren una muestraρF = densidad del fluido en el cual se sumerge el silicio. desagregada. Ver Sección 7, PruebasWss = Peso inmerso del estándar de silicio. Complementarias. 5.3.1.1.3 Limitaciones
  • 77. Las limitaciones de este método son: 1. Calibre el porosímetro con la tapa del vaso de la muestra en su puesto.a. Se necesita realizar un proceso de secado. 2. Coloque un peso conocido (Wd) de las muestrasb. No es viable para las rocas que contienen yeso. trituradas y secas dentro de la cubeta de la muestra.c. No es viable para las rocas que contienen minerales 3. Mida el Volumen de Grano de la muestratales como la halita que son solubles en el fluido desagregada y seca con la tapa en su lugar.limpiador.d. La técnica supone que cualquier volumen poroso 5.3.1.1.7 Cálculosaislado permanece aislado durante el tiempo en que se Los cálculos para este método son los siguientes:seca la muestra.e. Si el agua llena el espacio poroso y no se remueve PV = BV - GV (10)mientras se seca la muestra, el volumen de grano Donde:calculado (GV) será erróneamente alto. PV = Volumen poroso total. BV = Volumen total de la muestra original consolidada.5.3.1.1.4 Exactitud GV = Volumen de grano de la muestra calculada por la ecuación b.La técnica es capaz de calcular la densidad de granocon una precisión de ± 0.01 g/cm . No hay datos de 3 GV = GVd x W/Wdporosidad comparativos disponibles, pero se espera que Donde:la técnica calcula porosidades con una precisión de ± 0.4 GVd = Volumen de grano medido en la porción de launidades de porosidad, o aún mejores. muestra desagregada colocada en el porosímetro. W = Peso original de la muestra5.3.1.1.5 Equipos Wd = Peso de la porción de la muestra desagregada y seca colocada en el vaso del porosímetro.Los siguientes equipos son apropiados para estemétodo: GD = Wd/GVd (12)a. Pulverizador con tolerancia ajustable entre los platos Donde:moledores.b. Tamiz de malla 60 en conformidad con la Oficina de GD = Densidad de grano de la porción de la muestra.Estándares de los Estados Unidos.c. Balanza analítica, con una precisión de 0.1 5.3.1.1.8 Precaucionesmiligramosa. Porosímetro de la Ley de Boyle modificado para el Las precauciones para este método incluyen: manejo de muestras en polvo. (1) tapa para el vaso (para mantener la muestra en polvo dentro del a. La porción de roca seleccionada para la medición de vaso). densidad de grano debe ser representativa de la muestra total.5.3.1.1.6 Procedimiento b. Ver 5.3.2.1.1.8, Precauciones para el método de Doble Celda de la Ley de Boyle (cubeta matriz)El procedimiento para este método es el siguiente: para el volumen de grano, items a) al f).a. Preparación de la muestra. 5.3.1.1.9 Calibración1. Limpiar.2. Secar a 225oF (107oC). Ver 5.3.2.1.1.9, Calibración para el método de Doble3. Enfriar en el Disecador. Celda de la Ley de Boyle (cubeta matriz), para el4. Pesar la muestra y registrar el peso (W). volumen de grano.5. Repetir los pasos anteriores (del 2 al 4) hasta que seestabilice peso (W). 5.3.2 Volumen Poroso Efectivo de Muestras6. Determinar el Volumen Total (BV) (ver 5.2). Agregadasb. Triture la muestra y pásela por un tamiz de calibre 60. El volumen poroso efectivo puede calcularse restando elc. Seque una porción de la muestra para medir el volumen de grano del volumen total de la muestra, o por ºVolumen de Grano entre 210º y 240ºF (99 C a 116ºC) medición directa del volumen vacío de la muestra.hasta llegar a un peso constante (Wd).d. Determine el Volumen de Grano (GVd ) de la porción 5.3.2.1 Medición del Volumen de Granodesagregada de la muestra por el método de DobleCelda de la Ley de Boyle (ver 5.3.2.1.1). 5.3.2.1.1 Método de Doble Celda de la Ley de Boyle (Cubeta Matriz) para el Volumen de Grano
  • 78. 5.3.2.1.1.1 Principio puede calcular del peso medido, y de la densidad del material envolvente previamente determinada.Ley de Boyle: Cuando la temperatura permanececonstante, el volumen de una masa dada de gas ideal 5.3.2.1.1.4 Exactitudvaria inversamente con su presión absoluta. Un sistema bien calibrado determinará el volumen deV1/V2 = P2/P1 o P1V1 = P2V2 (13) grano con una precisión de ± 0.2 % del valor real. Esto corresponde a aproximadamente ±0.03 cm3 enSe requiere una extensión de la ecuación para muestras de una pulgada de diámetro y aproximadamente 1 pulgada de largo y ±0.1 cm encontabilizar la variación de temperatura y el 3comportamiento que tiene un gas no ideal para lograr muestras de 1 ½ pulgadas de diámetro y 2 pulgadas deuna determinación exacta del volumen de gas. largo.P1V1 / z1T1 = P1V1 / z2 T2 (14) 5.3.2.1.1.5 EquiposEsta última ecuación debe utilizarse con un dispositivo El volumen de grano se mide en un aparato que consistede doble celda cuando se determina el volumen de de dos cámaras conectadas de volúmenes conocidos.grano de una muestra (GV). El gas entra en una celda La figura 5-5 muestra un ejemplo de tal aparato.de referencia que tiene un volumen conocido (V) a unapresión de referencia predeterminada (100 o 200 psig). Nota : Para obtener mediciones precisas es importanteLuego se pasa el gas de la celda de referencia a una a) incorporar una válvula que tenga un volumen cero decámara conectada de volumen conocido que contiene desplazamiento (por ejemplo, una válvula de bola) entreuna muestra del núcleo. Esto resulta en una menor el volumen de referencia y la cámara de muestras, o b)presión de equilibrio, de la cual se calcula GV. Se resta se debe conocer el volumen de desplazamiento de laposteriormente el GV del volumen total para determinar válvula. La válvula de bola debe ventilarse siempre ael volumen poroso y de ahí la porosidad. presión atmosférica antes de colocarla en su posición cerrada. Si se utiliza de esta manera, el volumen de la5.3.2.1.1.2 Ventajas válvula se incorpora dentro del volumen de la cámara calibrada y las mediciones serán precisas. De loLas ventajas de este método incluyen: contrario, el volumen de desplazamiento de la válvula debe ser medido y contabilizado en los cálculos paraa. No se daña la muestra de ninguna manera y por lo obtener una medición exacta del volumen del grano.tanto puede utilizarse para otras mediciones.b. La operación es rápida, sencilla, y tiene un excelente 5.3.2.1.1.6 Procedimientonivel de repetibilidad.c. Se pueden probar muestras que tengan formas Primero, se calibra primero el porosímetro, obteniendo elirregulares o fisuras. volumen de referencia de la cámara (Vr) y el volumen de la cámara de muestras (Vc). Luego, se coloca la5.3.2.1.1.3 Limitaciones muestra en la cámara respectiva. Se deja entrar el helio en la cámara de referencia a una presiónLas limitaciones de este método incluyen: predeterminada, típicamente 100-200 psig (690-1380 kPa). Se deben permitir alrededor de 30 segundos paraa. Se requiere una calibracion extremadamente que haya equilibrio en la presión, y luego se registra p1cuidadosa y frecuente para poder obtener un buen nivel (la presión indicada por el transductor digital). Sede exactitud. permite que el gas se expanda dentro de la cámara deb. Los cambios en temperatura o presión barométrica muestras. Se mide la presión disminuida resultante (p2)deben ser contabilizados en los cálculos. una vez que el sistema haya llegado a su equilibrio (verc. El valor de porosidad resultante será mas alto que el 5.3.2.1.1.8 e). Se calcula el volumen de grano de lavalor de porosidad verdadero si se adsorbe el gas en las muestra utilizando las ecuaciones de la ley de los gasessuperficies de la muestra. El uso de helio minimiza esta indicadas en 5.3.2.1.1.7.posibilidad.d. Este método es adecuado para muestras forradas de 5.3.2.1.1.7 Cálculosconsolidación deficiente o no consolidadas si se utilizantécnicas adecuadas. El volumen del material envolvente El volumen del grano de la muestra se calcula con lay los tamices en los extremos debe determinarse con presión inicial de referencia de la cámara y la presiónprecisión y debe restarse del volumen de grano aparente final del sistema por medio de la ecuación de la ley demedido. El material envolvente y el volumen sólido del los gases. El volumen poroso es la diferencia entre eltamiz se pueden determinar 1) por medición directa en el volumen total y el volumen de grano.vaso matriz de la Doble Celda de la Ley de Boyle antesde utilizarla, o 2) el volumen del material envolvente se
  • 79. La siguiente ecuación para volumen de grano resulta delbalance masivo de gas dentro de las cámaras de Las precauciones para este método incluyen:referencia y de muestras. a. El vaso matriz debe diseñarse para garantizar queP1Vr + Pa(Vc - Vg) = P2Vr + P2(Vc - Vg + Vv) ( 15) tendrá el mismo volumen interno cada vez que sez1T1r zaT1c z2T2r z2T2c ensamble. b. El sistema debe recalibrarse si hay cambios en laDonde : temperatura o la presión barométrica. c. La tapón de núcleo debe secarse completa yP1 = presión absoluta del volumen de referencia inicial apropiadamente. Algunas muestras requieren deP2 = presión absoluta expandida técnicas especiales de secado.Pa = presión atmosférica absoluta inicialmente en la d. Cuando la salinidad del agua de poro (del agua de lacámara de muestras formación o de filtrado de lodos) es superior a 100.000z1 = factor z del gas a P1 y T1 mg/l, las muestras deben lixiviarse con metanol paraz2 = factor z del gas a P2 y T2 remover las sales. Si se ignora el paso de cuando laza = factor z del gas a T1 y a presión atmosférica. salinidad del agua de poro se excede de 100.000 mg/l,T1r = temperatura absoluta del volumen de referencia a se pueden desviar las porosidades por debajo en 0.4P1. puntos de porosidad hacia el nivel inferior (típicamenteT1c = temperatura absoluta de la cámara de muestras a 20% de porosidad y una saturación de agua del 50% enP1. el espacio poroso).T2r = temperatura absoluta del volumen de referencia e. La presión de equilibrio es esencial para lograr undespues de que P2 se haya estabilizado. volumen de grano exacto. El equilibrio por lo general seT2c = temperatura absoluta de la cámara de muestras logra en 1-2 minutos, aunque los núcleos con bajadespues de que P2 se haya estabilizado. permeabilidad y porosidad requieren mayor tiempo deVg = volumen de grano. estabilización (desde 30 minutos hasta varias horas).Vc = volumen de la cámara de muestras. Un tiempo prolongado permite mayor probabilidad deVr = volumen de la cámara de referencia. cambios en la temperatura y en la presión barométrica.Vv = volumen de desplazamiento de la válvula (de la f. Los volúmenes muertos o extraños (el volumen noposición cerrada a la abierta). ocupado por la muestra en la cámara de muestras) debep1 = presión manométrica del volumen de referencia mantenerse en el mínimo, o de lo contrario seinicial. determinarán volúmenes de grano erróneos. Se puedenp2 = presión manométrica final del sistema. agregar cilindros sólidos de acero inoxidable de volumen conocido para llenar el volumen vacío presente en laSi existen condiciones isotérmicas (T1 = T2) y si los cámara de muestras que dejan las muestras mas cortas.valores de z se asumen iguales a 1.0, la ecuación Cuando se coloquen estos cilindros, se deben restar delanterior se reduce a: volumen de grano calculado para obtener el volumen de grano de la muestra.Vg = Vc - Vr ( P1 - P2)/(( P2 - Pa) + Vv (P2)/( P2 - Pa)(16) Nota : Si hay cilindros de acero en el vaso matriz durante la calibración para obtener Vc y Vp, sus volúmenes noSi las presiones absolutas P1 y P2 se expresan como deben restarse.equivalentes a las presiones manométricas (es decir, P1 f. El volumen poroso de la muestra a medir debe= (p1 + Pa) y se sustituyen en la ecuación anterior, aproximarse al volumen de la celda de referenciaresulta lo siguiente: para obtener mejores resultados analíticos. Se puede revisar la exactitud del método en pequeñasVg = Vc - [Vr ( P1/P2) - 1] + [Vv (1 + Pa/P2 (17) muestras irregulares determinando la densidad de grano en muestras, más grandes, más pequeñas ySi se utiliza un válvula de bola con volumen de luego de tamaño similar de una densidad de granodesplazamiento cero, y si la válvula siempre se ventila a conocida (como la Arena de Ottawa).la atmósfera antes de cerrarla, Vv se incluye en elvolumen de la cámara de muestras, Vv = 0.0 y la 5.3.2.1.1.9 Calibraciónecuación se simplifica aún más, así : La calibración del porosímetro varía con el instrumento.Vg = Vc - [Vr ( P1/P2) - 1 (18) En principio, se hacen dos o más mediciones; una con la cámara de muestras llena de cilindros sólidos de aceroNota : Los cálculos que ignoran los factores z o el inoxidable de volumen conocido. Luego se hacenvolumen de la válvula en cantidades tan pequeñas como mediciones posteriores despues de remover uno o más 30.1 cm , pueden resultar en errores de porosidad de cilindros que representan el 80, 60, 40, 20% de laaproximadamente 0.5 puntos de porosidad. cámara de volumen de muestras. Para mayor precisión, se deben retirar los cilindros suficientes para reducir la p15.3.2.1.1.8 Precauciones a la mitad.
  • 80. Se permite entrar el helio en la cámara de referencia a determina el volumen de grano y se calcula el volumenun presión predeterminada, típicamente 100 - 200 psig poroso restando el volumen de grano del volumen total.(690-1380 kPa). Se debe permitir unos 30 segundospara el equilibrio de la presión, y luego se registra el El portanúcleos debe ser una celda de carga Hassier,valor de p1 (presión de la celda de referencia indicada en isostática, biaxial o triaxial. Se utilizan bajos esfuerzosla lectura del transductor digital). El gas se extiende restrictivos, que son generalmente 400 psig o menos.luego a la cámara de muestras. En las rocas duras y consolidadas, el tipo deSe mide la presión más baja que resulta (p2) despues de portanúcleos es de poca importancia debido a queque el sistema haya alcanzado el equilibrio ocurre una reducción mínima de espacio poroso en(aproximadamente 30 segundos). Con un volumen de la bajos esfuerzos. Aunque típicamente se les denominaválvula Vv en cero, una temperatura constante, y el Vg “mediciones ambiente,” es importante anotar que algúnconocido por el volumen del cilindro de acero en la nivel finito de esfuerzo restrictivo es necesario, y que elcámara, Vr y Vc pueden calcularse por la solución esfuerzo puede tener efectos muy significativos sobresimultánea de la ecuación apropiada presentada en las rocas friables o no consolidadas.5.3.2.1.1.7. Se permite al helio entrar en la celda de referencia de volumen conocido (Vr) a una presión de referenciaCuando Vv no es igual a cero, o cuando la temperatura predeterminada (100-200 psi). Luego se ventila el gasvaría, la solución se vuelve más compleja, pero el de la celda de referencia en el volumen poroso de laprincipio permanece igual. muestra. Esto resulta en una presión de equilibrio más baja, a partir de la cual se calcula el volumen poroso.Nota 1: En algunos sistemas se vuelven a ordenar lasecuaciones, y los datos son adecuados por regresión 5.3.2.2.1.1.2 Ventajaslineal por el margen de volúmenes de cilindros paraobtener Vc y Vr. Las ventajas de este método incluyen:Nota 2: Los transductores de presión deben calibrarse a a. La muestra, si está limpia y seca al inicio de laintervalos de 5 psi con un medidor de peso muerto o un prueba, estará limpia al final de la prueba y lista paratransductor de presión estandar secundario 0.02% o de mediciones posteriores.escala completa. La capacidad del transductor puede b. La porosidad y la permeabilidad pueden determinarseajustarse a “presión verdadera” con un polinomio de de manera secuencial cargando la muestra solamentecuarto grado utilizando técnicas de regresión. La una vez.revisión de la calibración puede realizarse midiendo el c. La operación es rápida y sencilla.volumen de cada cilindro de acero y comparándolo con d. Se eliminan las reacciones dañinas entre la roca y elel volumen conocido. El resultado debe ser igual o fluido saturante utilizando un gas no reactivo. 3menor de 0.03 cm para asegurar que la porosidad tenga e. La medición directa del volumen poroso elimina launa precisión de 0.5 puntos de porosidad en los sensibilidad del volumen poroso a errores en la mediciónvolúmenes de grano medidos. de BV o GV, donde BV y los GV son números grandes con respecto al volumen poroso, y PV = BV - GV.5.3.2 Medición del Volumen Vacío 5.3.2.2.1.1.3 Limitaciones5.3.2.2.1 Método de Celda Sencilla de la Ley deBoyle para la Medición Directa de Volumen Poroso. Las limitaciones de este método incluyen:5.3.2.2.1.1 Bajo Esfuerzo Restrictivo a. El sistema debe calibrarse cuidadosamente para el volumen muerto.5.3.2.2.1.1.1 Principio b. Los cambios en temperatura y presión barométrica deben contabilizarse en los cálculosEl volumen poroso se determina en un aparato que c. La muestra debe ser un cilindro recto de buenaconsiste de una celda de referencia de presión inicial calidad sin fisuras superficiales ni esquinasvolumen conocido, que luego se ventila en el volumen desportilladas (las fisuras darán como resultado unporoso de una muestra. La muestra se mantiene en un volumen poroso demasiado bajo y los extremos noportanúcleos que utiliza una manga elastomérica y paralelos darán volúmenes porosos demasiado altos).tapones en los extremos. Estos se ajustan a la muestra Un error en la porosidad que se exceda de 1.5 unidadescuando se ejerce un esfuerzo restrictivo en sus de porosidad puede resultar de una sola cara nosuperficies externas. La manga y los tapones de los paralela, lo cual resulta en una reducción en la longitudextremos a su vez ejercen un esfuerzo compresivo sobre de la muestra de 1.0 mm en un lado de un cilindro dela muestra de núcleo. El volumen poroso por lo tanto se una pulgada de diámetro por un tapón recto cilíndrico dedetermina directamente utilizando la Ley de Boyle. Este una pulgada de longitud.en contraste con el método de doble celda donde se
  • 81. d. La muestra debe estar libre de hidrocarburos y seca, esfuerzo restrictivo igual se aplica en la superficieo de lo contrario se determinarán volúmenes porosos externa de las espigas (ver Figura 5-6).demasiado bajos. Se deja que entre gas helio a la cámara de referenciae. El gas utilizado no debe adsorberse en los sitios de del porosímetro (Vr) a una presión predeterminada (p1),minerales activos tales como arcillas o materiales la cual generalmente es 100-200 psig (690 a 1380 kPa).carbonosos. La adsorción resulta en volúmenes porosos Se registra la presión y la camara de presión se evacúademasiado altos, aunque puede minimizarse con la en el volumen del vacío de la muestra. Se registrautilización de helio. entonces la presión más baja de equilibrio que resulta.f. Algunas rocas que tienen baja permeabilidad (< 0.01 Se calcula el volumen del poro de la muestra se calculamd) pueden requerir un largo período (de treinta minutos utilizando las ecuaciones de la sección 5.3.2.2.1.1.6.hasta varias horas) para alcanzar la presión deequilibrio. Estos largos períodos permiten mayor 5.3.2.2.1.1.6 Cálculosoportunidad para cambios en temperatura y presiónbarométrica. Se determina el volumen de la muestra expandiendo elg. Cuando la salinidad del agua del poro (del agua de la helio desde una celda de referencia a una presión inicialformación o por filtrado de lodo) son mayores de conocida directamente en la roca porosa. Se deriva la100.000 mg/l, las muestras deben lixiviarse con metanol siguiente ecuación de volumen poroso por el equilibriopara remover las sales. Si se ignora este paso de de la masa de gas dentro de la celda de referencia, ellixiviación cuando la salinidad del agua del poro excede volumen muerto del sistema, el volumen de la válvula ylos 100.000 mg/l puede producir desviaciones en la el volumen poroso de la muestra.porosidad hasta 0.4 puntos por debajo (típicamente 20%de porosidad y saturación de agua de 50% del espacio P1Vr + Pa(Vp + Vd) = P2(Vr + Vp + Vd + Vv) (19)poroso). Z1T1r ZaT1 Z2T2h. Este método es adecuado para muestras forradas deconsolidación deficiente o no consolidadas si se Donde :observan las precauciones apropiadas. Se debedeterminar el volumen vacío de los tamices o las placas P1 = presión absoluta del volumen inicial de referenciaporosas adheridas a las caras de la muestra. Este P2 = presión absoluta expandidavolumen debe restarse del volumen vacío medido en la Pa = presión absoluta atmosférica inicialmente en lamuestra forrada para obtener el volumen poroso de la muestramuestra. Se puede preparar y probar como muestra un Z1 = factor de desviación de gas a P1 y T1tapón forrado sólido, no poroso igual al diámetro de la Z2 = factor de desviación de gas a P2 y T2muestra. Esto dará el volumen del tamiz o el volumen Za = factor de desviación de gas a Pa y T1vacío de la placa porosa, así como cualquier volumen T1r = temperatura absoluta del volumen de referencia aque resulte al traslaparse el material envolvente en los P1extremos de la muestra. T1 = Temperatura absoluta del volumen poroso de lai. La porosidad se determina en un esfuerzo muestra a Pa restrictivo bajo, lo cual resulta en una T2 = temperatura absoluta del volumen de referencia y porosidad mas alta que la presente en el de la muestra despues de que se haya estabilizado P2 yacimiento. Vr = volumen de la cámara de referencia Vp = volumen poroso de la muestra5.3.2.2.1.1.4 Equipos Vv = volumen de desplazamiento de la válvula (desde la posición cerrada a la posición abierta).El aparato básico mostrado en la figura 5-6 es igual al Vd = volumen muerto del sistemailustrado para el porosímetro de doble celda de la Ley deBoyle en la Figura 5-5 (ver 5.3.2.1.1.5). La diferencia Si existen condiciones isotérmicas, (T1 = T2 = T1r = Tl) y:principal es el diseño de la cámara de muestras, la cualelimina el volumen alrededor de la periferia de la P1Vr + Pa(Vp + Vd) = P2(Vr + Vp + Vd + Vv) (20)muestra. Z1 Za Z25.3.2.2.1.1.5 Procedimientos al agrupar los términos, tenemos:El porosímetro se calibra primero, dando el volumen de Vp = Vr ([ (P1Z2)/(P2Z1)] -1) - vv - Vdla cámara de referencia (Vr) y el volumen muerto del (21)sistema (Vd). Luego se inserta un tapón de núcleo seco 1 - (PaZ2)/P2Zaen una manga elastomérica. Una espiga con diámetroigual al del tapón se pone en contacto con cada extremo Nota : Esta ecuación es válida si no ocurre ningúnde la muestra. Un esfuerzo restrictivo de 400 psi o cambio en el volumen poroso mientras que la presiónmenos se aplica en la superficie externa del elastómero. porosa de la muestra se incrementa de Pa a P2, es decir,Si la muestra se confina en un contenedor isostático, un a) cuando el esfuerzo restrictivo efectivo neto
  • 82. permanece constante, o b) cuando no es constante pero tapones de acero como revisión final de la operación delel cambio de volumen poroso y el cambio de esfuerzo sistema y de los valores Vr y de Vd apropiados. Estosrestrictivo son despreciables. tapones de revisión también deben utilizarse como confirmación diaria del desempeño apropiado de los5.3.2.2.1.1.7 Precauciones equipos.Las precauciones para este método incluyen: 5.3.2.2.1.1.9 Exactitud/Precisióna. La presión restrictiva en la superficie externa de la Un sistema apropiadamente calibrado da volúmenes porosos con una precisión de ±0.03 cm en cilindros 3manga elastomérica debe aplicarse utilizando líquido yno gas. El gas puede difundirse dentro de la manga perfectos. Las mediciones en las muestras de núcleosalargando el tiempo de duración de la prueba. reales indican una dispersión de aproximadamente 0.1 3 3b. El durómetro de la manga elastomérica debe estar lo cm en muestras que tienen 50 cm de volumen total, losuficientemente bajo (se sugiere un máximo de 50) para cual da una desviación de porosidad de ±0.2 unidadesque la manga selle bien sobre los extremos metálicos de de diferencia del valor real.las espigas y se adhiera apropiadamente a la superficiede la muestra al bajo esfuerzo restrictivo utilizado. 5.3.2.2.1.2 Esfuerzo Restrictivo Elevadoc. Las muestras con extremos que se desvíenligeramente de los lados paralelos pueden probarse con 5.3.2.2.1.2.1 Principioéxito utilizando dos discos de goma deformables. Cadadisco debe ser blando, con un diámetro igual al del El principio es similar al indicado para bajo esfuerzoextremo y debe tener un orificio perforado en el centro. restrictivo; sin embargo, en esta medición, se determinaSe debe insertar un disco entre cada espiga metálica la porosidad a un nivel de estrés elevado. Los datos deubicada en el extremo y la cara de la muestra. El disco laboratorio a su vez son utilizados para calcular lase comprimirá y se adherirá para llenar el espacio vacío porosidad del yacimiento en condiciones de estrés inentre la muestra y la espiga extrema. situ. A diferencia de las mediciones de bajo esfuerzoNota : Se recomienda este procedimiento únicamente restrictivo, el conocimiento de (a) la magnitud elevada, ycuando los extremos de la muestra no pueden volverse b) el método de aplicación (esfuerzo isostático, esfuerzocuadrados. Este procedimiento no reemplaza las triaxial, esfuerzo biaxial, o esfuerzo uniaxial) debemuestras de buena calidad. conocerse para medir los resultados en relación con las condiciones del yacimiento (ver figuras 5-7 y 5-8).5.3.2.2.1.1.8 Calibración Históricamente, la mayoría de las mediciones rutinarias de volumen poroso en esfuerzos elevados se hanLa calibración de equipos utiliza (a) lingotes de volumen realizado con un esfuerzo restrictivo isostático, porqueconocido que son agregados o retirados de una cámara este es un método fácilmente aplicado y relativamenteespecial que se introduce únicamente para la más económico. Los datos son presentadoscalibración, o b) una serie de tapones de acero subsecuentemente como porosidad vs. esfuerzoperforados con precisión para cubrir la gama de isostático efectivo (presión restrictiva menos presión devolúmenes porosos a medir. Se carga el volumen de poro). En algunos yacimientos, se debe medir unareferencia en la presión inicial y se envía a cámara compresibilidad de volumen poroso más compleja y másespecial o al volumen vacío conocido que tiene el tapón demorada para determinar con mayor precisión lade calibración confinado. Se repite la medición porosidad bajo las condiciones del yacimiento. Estasutilizando múltiples lingotes o tapones de calibración. mediciones de compresibilidad requieren típicamenteLas ecuaciones del volumen poroso se pueden resolver que haya líquido presente en el espacio poroso parasimultáneamente para obtener el volumen de la celda de simular los efectos de interacción entre el líquido y lareferencia Vr y el volumen muerto. Estos valores luego roca, si existe,1 y que están fuera del alcance de estese convierten en una constante para cálculos documento (ver referencias en 5.6).subsecuentes de volumen poroso. 5.3.2.2.1.2.2 VentajasEl volumen muerto (Vd) del sistema también se puededeterminar utilizando un lingote de acero sólido como Las ventajas de este método incluyen:muestra dentro del portanúcleos o colocando las espigasextremas adyacentes en la manga elastomérica y a. Las ventajas son similares a aquellas para el bajoaplicando el mismo esfuerzo restrictivo bajo que será esfuerzo restrictivo (ver 5.3.2.2.1.1.2).utilizado para la medición de muestras. Se desahoga la b. Las mediciones realizadas a un elevado esfuerzocelda de referencia cargada (Vr) en el lingote de acero o restrictivo representan más exactamente la porosidada las espigas extremas adyacentes, despues de lo cual original del yacimiento que las mediciones realizadas ase utiliza la ecuación de volumen poroso para calcular un nivel bajo o a un valor cero.Vd. Este valor tambien permanece constante mientrasno ocurran cambios en el sistema. Se pueden medir los 5.3.2.2.1.2.3 Limitaciones
  • 83. Nota : Los yacimientos submarinos tienen unLas limitaciones de este método incluyen: componente de esfuerzo de recubrimiento que resulta de la profundidad del agua y la densidad, y también de laa. Las limitaciones son similares a los ítems a - h para roca de recubrimiento.bajo esfuerzo restrictivo (ver 5.3.2.2.1.1.3).b. La penetración de la manga elastomérica en las Típicamente, los esfuerzos horizontales constituyendepresiones entre los granos de arena o las fisuras alguna fracción del esfuerzo vertical, y puedensuperficiales de la muestra a medida que aumenta el calcularse de los tratamientos hidráulicos de fracturas oesfuerzo restrictivo puede indicar una reducción en el pruebas de integridad de la formación (filtración). Elvolumen poroso, aunque no ocurra ninguna compresión esfuerzo efectivo medio del yacimiento es un promediode la muestra. Esta penetración rara vez supera los 0.2 de los esfuerzos horizontales y verticales.unidades de porosidad para la arenisca sin fisuras (por Consecuentemente, el esfuerzo efectivo medio delejemplo, de 10% a 9.8%), y aunque esté presente, yacimiento es típicamente menor que un esfuerzonormalmente no tiene un impacto significativo en los isostático igual al esfuerzo efectivo vertical.valores de porosidad. Para las muestras con fisuras,este error si puede ser significativo. Para reducirlo, se f. Se ha demostrado que la presencia de agua dentro delpuede utilizar una manga interna de mylar o de metal. espacio poroso debilita algunas rocas, asíLos efectos en la superficie pueden minimizarse incrementando la reducción de volumen poroso cuandoincrementando el radio de la muestra (r) para que la se aplica el esfuerzo restrictivo. Como las medicionesrelación del área de superficie en relación con el rutinarias, indicadas aquí, se hacen sobre muestras devolumen total sea igual a 2/r y disminuya a medida que roca limpias y secas, si el yacimiento contiene aguael radio de la muestra aumenta. intersticial, se introduce cierto nivel de incertidumbre.c. El esfuerzo restrictivo inicial debe ser lo Mientras que este efecto es mínimo en las rocas duras ysuficientemente alto para sellar la manga elastomérica a bien consolidadas, la importancia del efecto puedela muestra y a los extremos del portamuestras, y para cuantificarse realizando pruebas especializadas en laspresionar los extremos del portamuestras contra la cara muestras que contienen agua.de la muestra. El sellado del elastómero a la superficie g. Los núcleos friables o poco consolidados puedende la muestra depende de la dureza del elastómero y de mostrar una compresión significativa en esfuerzosla aspereza de la muestra. La fuerza de sellado también restrictivos bajos.debe ser lo suficientemente alta para evitar el paso degas si se va a medir permeabilidad en conjunto con la 5.3.2.2.1.2.4 Equiposporosidad. Consecuentemente, pueden ocurrir dosefectos opuestos sobre la porosidad. Una adhesión El equipo es similar al indicado para la técnica de bajodeficiente de los extremos del portamuestras a la esfuerzo restrictivo. Sin embargo, las mediciones de altomuestra, lo cual da valores de porosidad demasiado esfuerzo restrictivo requieren un material para la mangaaltos, puede ser compensada por la compresión del hecho de un elastómero fuerte que pueda soportar lasvolumen poroso de la muestra. El uso de muestras fuerzas impuestas durante la aplicación de esfuerzocilíndricas rectas de buena calidad con extremos restrictivo, y que aún se adhiera a la muestra en unparalelos minimiza las dificultades de ajuste. esfuerzo bajo.d. La porosidad resultante a cualquier esfuerzo elevadopuede depender de la tasa de aplicación del esfuerzo, (Texto de las gráficas de la página 5-16)del tiempo de estabilización y de los antecedentes delesfuerzo.2 Esfuerzo isostático: Bajo la carga de esfuerzo isostático,e. Se debe conocer o se debe calcular el esfuerzo se aplica en la muestra un esfuerzo igual en todas lasefectivo del yacimiento para utilizar los datos de direcciones, y puede ocurrir tensión en todos los ejes deporosidad de esfuerzo elevado determinados en el la muestra. Una reducción excesiva de porosidad ocurrelaboratorio. Los esfuerzos reales del yacimiento que cuando el esfuerzo isostático impuesto es igual alcausan reducciones en el volumen poroso por lo general esfuerzo vertical del yacimiento (es decir, el esfuerzo deno son isostáticos. El esfuerzo principal máximo en la recubrimiento)mayoría de los yacimientos es vertical. Este esfuerzoefectivo vertical es igual al peso por unidad de área de Esfuerzo triaxial: Bajo condiciones de verdaderoroca de recubrimiento menos la presión del yacimiento. esfuerzo triaxial, se aplica un esfuerzo desigual a los tresEl esfuerzo de recubrimiento se puede calcular de la ejes principales de la muestra. Por lo general, lasprofundidad y un registro de densidad de pozo, o tensiones serán diferentes en cada eje. Típicamente, sesuponiendo que la densidad de la roca es igual a 1.0 utilizará una muestra en forma de cubo o prisma 3psi/pies . Se puede medir la presión del yacimiento, o rectangular.en áreas de presión normal, se supone que es laprofundidad multiplicada por el gradiente de agua, lo Esfuerzo biaxial: Las condiciones de esfuerzo biaxialcual es aproximadamente 0.45 - 0.5 psi/pie. constituyen un caso especial de carga de esfuerzo triaxial. Cuando se carga un cilindro con esfuerzo
  • 84. biaxial, el esfuerzo paralelo al eje del cilindro es diferente La calibración del equipo utiliza los mismos principiosal esfuerzo aplicado alrededor de la circunferencia de la indicados para bajos esfuerzos restrictivos (vermuestra. Las tensiones pueden ocurrir paralelo al eje y 5.3.2.2.1.1.8). La validez de la operación del sistema enal diámetro del cilindro. un esfuerzo restrictivo elevado se puede confirmar midiendo los volúmenes porosos del tapón de control enTensión Uniaxial: La compresión de tensión uniaxial es los esfuerzos restrictivos seleccionados para laun caso especial de carga de esfuerzo biaxial. El determinación de volumen poroso de la muestra.esfuerzo aplicado a la circunferencia es suficiente paramantener el diámetro constante mientras se incrementa 5.3.2.2.1.2.8 Exactitud/Precisiónel esfuerzo paralelo al eje del cilindro. La tensión ocurreúnicamente paralelo al eje del cilindro. Un sistema calibrada apropiadamente tiene una precisión de volumen poroso de la misma magnitud5.3.2.2.1.2.5 Procedimientos observada en bajos esfuerzos restrictivos (ver 5.3.2.2.1.1.9), dando una dispersión de porosidad deLos procedimientos para las mediciones de esfuerzo ±0.2 o 0.3 unidades de porosidad.restrictivo elevado son similares a los indicados parabajo esfuerzo restrictivo en 5.3.2.2.1.1.5. 5.3.2.2.2 Resumen de la “Sumatoria de Porosidad deTípicamente, el volumen poroso de una muestra se Fluidos”determina a niveles seleccionados esfuerzo restrictivocreciente. La presión de equilibrio dentro del espacio La técnica de “Sumatoria de Fluidos“ para laporoso de la muestra a cada esfuerzo restrictivo determinación de porosidad se discute con mayor detallenormalmente es desahogado antes de la medición en Métodos de Saturación de Fluidos, bajo “Método desubsecuente de volumen poroso. Se utilizan las Retorta a Presión Atmosférica” (ver 4.2). Estoecuaciones mostradas en 5.3.2.2.1.1.6 para calcular los proporciona datos de porosidad rápidamente puesto quevolúmenes porosos. las muestras no requieren limpieza ni secado. El volumen poroso es calculado midiendo y sumando los5.3.2.2.1.2.6 Cálculos volúmenes de aceite, gas y agua presentes en una muestra de núcleo recientemente recobrada. LaLas ecuaciones básicas para volumen poroso (PV) son porosidad se determina dividiendo el volumen porosolas mismas que las indicadas para mediciones de bajo por el volumen total de la muestra de roca.esfuerzo restrictivo, pero el cálculo de la porosidadtambién debe contabilizar la reducción del volumen total Cuando se siguen los procedimientos apropiados, y si(BV) de la muestra mientras se incrementa el esfuerzo las rocas son razonablemente uniformes y no contienenrestrictivo. Los enfoques que se pueden utilizar incluyen minerales hidratables que complican la determinación delos siguientes: los volúmenes de agua, las porosidades de la ley de Boyle en un núcleo adyacente por lo general estarán dePorosidad = PV/(BV - ∆PV sin esfuerzo) (22) acuerdo con una precisión de ± 0.5 unidades de porosidad.6 Sin las precauciones y técnicas especiales,Donde ∆PV = reducción en el volumen poroso entre la la sumatoria de la porosidad de fluidos puede resultarPV inicial y la PV en cualquier nivel de esfuerzo. Esto demasiado alta debido al exceso de recobro de agua desupone que la reducción en el volumen total en cualquier los minerales hidratables. Esta técnica no es válida ennivel de esfuerzo es igual a la reducción en volumen núcleos meteorizados de los cuales los líquidos se hanporoso en el mismo nivel de esfuerzo. evaporado. Las mediciones en rocas meteorizadas dan un volumen de gas demasiado bajo, y en consecuenciaPorosidad = PV (GV + PV) (23) una porosidad también baja, porque el mercurio inyectado a la presión utilizada no llena los pequeñosDonde PV = volumen poroso en cualquier nivel de poros de los cuales se ha evaporado el agua.esfuerzo. Esto asume el volumen de grano (GV) Se puede medir la densidad de grano con los volúmenesdeterminado a un nivel de cero esfuerzo es constante en medidos de rocas y fluidos. Esta puede compararse contodos los niveles de esfuerzo restrictivo aplicados. una densidad de grano estimada basada en la litología. La magnitud de la diferencia entre los valores calculadosPorosidad = PV/BV calculado (24) y los estimados es la base del control de calidad que mostrará las mediciones erróneas o los errores en elMida el volumen poroso (PV), el diámetro de la muestra, cálculo de datos. Esto no es válido cuando hayy su longitud en cada nivel de esfuerzo impuesto y minerales extraños (pesados o livianos) presentes en lacalcule el volumen total. Estos procedimientos no se roca. Estas condiciones hacen que la densidad delhacen de manera rutinaria. grano sea variable y difícil de medir con exactitud. La retorta que se realice en la roca destruye la muestra,5.3.2.2.1.2.7 Calibración así que se debe utilizar el núcleo adyacente para las mediciones de permeabilidad. Estas muestras de
  • 85. permeabilidad se pueden someter a pruebas para b. Recipientes adecuados que se pueden utilizar paradeterminar la porosidad utilizando el procedimiento de la contener líquido sin airear al vacío.Ley de Boyle, y comparándolo con la sumatoria de c. Desecador al vacío y saturador de presión.valores de fluidos como prueba de control de calidad. d. Una fuente adecuada de vacío capaz de mantenerNo se espera que haya una concordancia perfecta menos de 0.1 mm de presión de mercurio.entre las muestras, pero los datos no deben mostrar e. Un líquido filtrado de baja viscosidad y baja presión deninguna desviación. vapor de una densidad conocida con el fin de saturar las muestras de núcleos. Algunos líquidos que se han5.3.2.2.3 Método de Saturación de Líquidos utilizado son: 1) salmueras 2) aceites refinados de laboratorio 3) decano y 4) tolueno.5.3.2.2.3.1 Principio f. Recipientes adecuados que puedan utilizarse para contener muestras saturadas bajo líquido sin airear.La medición de la porosidad (espacio poroso conectado)por el método de saturación de líquidos implica una 5.3.2.2.3.6 Procedimientodeterminación gravimétrica del volumen porosoobteniendo: a) el peso de muestra de núcleo seca y Obtenga el peso de la muestra limpia y seca. Lalimpia, b) el peso de la muestra saturada con un líquido muestra debe desecarse sobe un material deshidratantede densidad conocida, y c) el peso de la muestra adecuado, tal como CaCl2 o gel de sílice, antes desaturada sumergida en el mismo líquido. determinar el peso seco. Coloque la muestra seca ya pesada en una cámara5.3.2.2.3.2 Ventajas (desecador al vacío y saturador de presión) y aplique alto vacío durante aproximadamente 8 horas. El períodoLas ventajas de este método incluyen: de evacuación puede ser seguido de una inyección de CO2 para retirar el aire absorbido en la roca. Estoa. Se pueden manipular muchas muestras a la vez. reemplaza los gases adsorbidos como O2 o N2 con CO2,b. Nos da una medición directa del volumen poroso. por lo general un gas más soluble en los líquidosc. Consulte 5.2.4.2, a y b. típicamente usados. Se pueden requerir varios ciclos de evacuación y de inyección de CO2 para muestras de5.3.2.2.3.3 Limitaciones baja permeabilidad. Se requiere un mayor tiempo de contacto con CO2 y ciclos de vacío mas largos paraLas limitaciones de este método incluyen: desplazar el N2 en la roca más apretada. Para muestras de muy baja permeabilidad, el período de evacuacióna. El procedimiento es lento con relación al tiempo total debe ser hasta 12 a 18 horas (de la noche a la mañana).transcurrido de medición. El líquido utilizado para saturar la muestra limpia debeb. El procedimiento es básicamente preciso, pero estar libre de aire disuelto. Por lo tanto, el líquido selimitado a las muestras que pueden ser 100% saturadas debe desaerear el líquido antes de introducirlo en lay determinarse con éxito el peso saturado. muestra. Se debe tener mucho cuidado para evitar quec. No se recomiendan las muestras que contienen el líquido entre en contacto con el aire despues de lafisuras superficiales para la determinación de porosidad desaereación. Los hidrocarburos son fluidos más fluidospor este método debido a la pérdida potencial de líquido mas humectantes que las salmueras y se prefieren sólode las fisuras durante el proceso de pesaje. Si se pierde si se desea obtener mediciones de porosidad y laslíquido, este volumen no sería incluido en el volumen muestras saturadas con salmuera no se requieren paraporoso, y se calculará una porosidad demasiado baja. pruebas adicionales.Sin embargo, el volumen de grano de núcleos con El líquido desaereado se vacía en el recipiente quefisuras puede determinarse con precisión con este contiene la muestra de núcleo. Se permite que el núcleométodo. se sature. Despues de sumergir la muestrad. Consulte 5.2.4.3, a y c. completamente en el líquido, se continua el vacío durante 30 minutos a 1 hora más.5.3.2.2.3.4 Exactitud El método preferido es someter el líquido que rodea la muestra a una presión de 2000 - 3000 psi (13800 -El método debe determinar la porosidad (espacio poroso 20700 kPa) durante 4 horas por lo menos para asegurarconectado) con una precisión de 0.5 unidades de una saturación completa. La saturación de presión debeporosidad y un volumen de grano de ± 0.2 % del valor resultar en el ingreso del líquido en los vacíosreal si se utiliza la técnica apropiada. adicionales que no se encuentran bien conectados o donde no ha ocurrido una imbibición espontánea con el5.3.2.2.3.5 Equipo líquido. Luego se remueve la muestra del recipiente saturador y se pesa sumergida en el líquido saturante.Los equipos apropiados para este método incluyen: El exceso de líquido se remueve de la muestra cuidadosamente (evitando la pérdida de grano) y sea. Balanza analítica con una precisión de 1 miligramo. pesa la muestra saturada en el aire. Cuando se
  • 86. remueve el exceso de líquido de la superficie de lamuestra, se deben tomar todas las precauciones para Porosidad = PV/BV = Peso saturado-Peso seco/Densidad del Saturanteasegurar que no se remueven los líquidos de los poros Peso saturado-Peso sumergidoexpuestos en la superficie. Se debe evitar el uso de Densidad del líquido de inmersiónmateriales (tales como las toallas secas) que remuevenlíquido de los poros superficiales por acción capilar, así Si la temperatura es constante y la densidad delcomo cualquier método mecánico como el sacudido saturante y el líquido de inmersión son iguales, laviolento. Rodar la muestra sobre un trapo libre de pelusa densidad del fluido se cancela y no se necesita en estao sobre una toalla de papel mojada con el líquido ecuación para calcular la porosidad.saturante, o limpiarla cuidadosamente con el trapohumedecido o los dedos son técnicas adecuadas para Porosidad = Peso saturado - Peso secoremover el exceso de líquido. Peso saturado - Peso inmersoDespues de pesar cada lote de muestras, se determinala densidad del líquido saturante desaereado utilizado en f. Revisión de porosidad: Porosidad = BV - GVla cámara de saturación. Esto se debe hacer con BVexactitud, puesto que la densidad del saturante es (La porosidad debe concordar con la calculada en e.)probablemente la mayor fuente de errores a menos quese utilice la Ecuación 5.3.2.2.3.8e. Consulte los g. Densidad del grano = Peso seco/GVprocedimientos indicados en la 5.2.4.6 para ladeterminación del volumen total. Cuando se une al peso Donde :seco original y la densidad del fluido, el volumen degrano puede calcularse directamente (ver Ecuación PV = volumen poroso5.3.2.2.3.8c). GV = volumen de granoPara el almacenamiento de muestras antes de usarlas, BV = volumen totallos tapones de núcleo por lo general se pasan a frascosde tapa rosca u otros recipientes adecuados que se 5.4 Procedimientos Históricosllenan de líquido desaereado con el fin de minimizar lapresencia de aire en el recipiente. Esta sección relaciona y resume las técnicas que se han utilizado siempre para medir la porosidad, el volumen5.3.2.2.3.7 Precauciones total, el volumen de grano, y la densidad de grano. Estas técnicas por lo general han sido reemplazadas porLas precauciones para este método incluyen: otras técnicas más nuevas. Mayor información acerca de estos procedimientos se puede encontrar en la Primeraa. Algunas precauciones especiales son necesarias Edición de API RP 40, API Prácticas Recomendadaspara asegurar una saturación completa. Los núcleos de para el Procedimiento de Análisis de Núcleos, Agosto debaja permeabilidad pueden quedar no completamente 1960.saturados si se utiliza este método.c. Para lograr una exactitud aceptable, es 5.4.1 Desplazamiento de Mercurio indispensable utilizar la densidad correcta del fluido en el momento de determinar el peso saturado de Esta técnica consiste en sumergir una muestra de la muestra. núcleo seca en mercurio dentro de un picnómetroc. Pueden resultar errores en el volumen poroso por una calibrado. Se pesa el volumen del mercurio desplazadolimpieza inapropiada de la muestra antes de determinar por la muestra para determinar el volumen total de lael peso saturado. muestra (API RP 40, 1960, Sección 3.311, p. 15; Sección 3.56, p. 26.)5.3.2.2.3.8 Cálculos 5.4.2 Medidor del Volumen TotalLos cálculos para este método son los siguientes: Este procedimiento también implica sumergir unaa. PV = Peso saturado - Peso seco muestra en mercurio. El volumen del mercurio Densidad del Saturante desplazado por la muestra a su vez desplaza un segundo líquido en un tubo de vidrio inclinado yb. BV = Peso saturado - Peso inmerso(ver 5.2.4) graduado. Se lee el volumen total de la muestra Densidad del Líquido de Inmersión directamente del tubo de vidrio graduado (API RP 40, 1960, Sec 3.312, p. 15; Sección 3.57, p. 26.)c. GV = Peso seco - Peso inmerso Densidad del Líquido de Inmersión 5.4.3 Método de Celda Sencilla de la Ley de Boyle Utilizando el Porosímetro de Kobed. Revisión del Volumen Poroso PV = BV - GV (PV pordiferencia debe concordar con el PV calculado en a.)
  • 87. El Porosímetro de Kobe consiste de una bomba de En este procedimiento, se extrae la roca, se seca, semercurio, un medidor de presión, válvulas de entrada y tritura y se cuela. La porción de la roca triturada quesalida de gas, y una cámara para muestras. La pasa a traves de un tamiz de calibre 60 y quedadeterminación del volumen total de la muestra requiere atrapada en un tamiz de malla de calibre 100, se pesa yllenar la cámara de muestras que contiene la muestra se coloca en la taza para muestras del aparato. Luegocon mercurio. Esto deja la muestra sumergida en se utiliza una bomba de mercurio para bombear elmercurio. El volumen total se determina restando el mercurio a la taza para muestras. Cuando la presión delvolumen del mercurio necesario para llenar la cámara sistema alcance el valor de calibración preestablecida,vacía con el volumen de mercurio necesario para llenar se registra el volumen del mercurio inyectado. Con ella cámara que contiene la muestra. cálculo del volumen de la taza vacía, se puedeEl volumen de grano se calcula colocando la bomba de determinar el volumen total de la muestra en la taza.mercurio en un volumen “predeterminado”. Durante esta Utilizando el peso de la muestra, se puede calcular laparte de la prueba, no se sumerge la muestra en densidad de grano. Utilizando una muestra de rocamercurio. Se desahoga la presión en la celda a presión complementario, se calcula el volumen de granoatmosférica (P1). Se bombea el mercurio en la celda de dividiendo el peso seco de la muestra complementariala muestra (con la válvula de salida de gas cerrada) y se por la densidad de grano calculada de la muestraregistra esta nueva presión (P2). Conociendo los molida. El volumen poroso puede determinarsevolúmenes de mercurio en la celda, el volumen vacío restando el volumen de gran del volumen total medidopredeterminado, y las presiones, se puede utilizar la Ley de la muestra. (API RP 40 1960, Sección 3.3211, p. 16,de Boyle para calcular el volumen de grano (P1 x V1 = P2 Sección 3.59, p. 26.)x V2). La porosidad se calcula a partir del volumen totaly el volumen del grano. La densidad de grano se calcula 5.4.6 Método Húmedo para la Densidad de Granocon el peso de la muestra y del volumen de grano (API y el Volumen PorosoRP 40, 1960, Sección 3.32211, p. 17, Sección 3.5.10, p.28.) Se mide el volumen total y se pesa y se tritura la muestra seca. La muestra triturada se coloca en un5.4.4 Método de Washburn - Bunting frasco volumétrico calibrado que contiene un volumen conocido de un fluido humectante adecuado (comoEl porosímetro de Washburn - Bunting mide el volumen tolueno, agua, etc.). El aumento del volumen es igual alporoso de la muestra. El aparato consiste de una volumen de grano de la muestra triturada. La densidadcámara para muestras con un tubo capilar graduado en de grano se puede calcular dividiendo el peso de lala parte superior y una llave de paso para abrir y cerrar muestra triturada por su volumen medido. El volumenel sistema hacia la atmósfera. Se conecta un tubo a la poroso puede calcularse restando el volumen de granoparte inferior de la cámara de muestras, el cual se del volumen total. (API RP 40, 1960, Sección 3.3212, p.conecta a una ampolla de vidrio llena de mercurio. Se 16; Sección 3.59, p. 27.)coloca una muestra en la cámara respectiva. Elprocedimiento se inicia subiendo la ampolla de mercurio 5.4.7 Sumatoria de Diámetro Total de los Fluidospara mandar el mercurio a la cámara de muestras Utilizando el Método Retorta-Vacíoinundando la muestra y subiendo al capilar calibrado.Cuando el mercurio se encuentre por encima de la llave Este método fue utilizado extensamente en las regionesde paso, esta se cierra. Se baja entonces la ampolla de de “rocas duras” (Texas Occidental) donde la producciónmercurio hasta que la muestra quede flotando sobre el proviene predominantemente de las formaciones demercurio dentro de la cámara de muestras. La muestra carbonatos. Cada muestra de diámetro completo sese encuentra ahora al vacío, y el aire de los poros de la pesaba y luego el espacio poroso lleno de gas semuestra llena la cámara de muestras y el capilar saturaba con agua a presión. La muestra se pesabacalibrado. Despues de unos minutos, se restituye la nuevamente, y el incremento del peso era igual alpresión atmosférica al aire que ha escapado subiendo la volumen de gas. Los fluidos dentro del espacio porosoampolla de mercurio hasta que su nivel sea igual al que se destilaban del núcleo sometido a un vacío parcial, ase encuentra en el capilar. El volumen del aire en el una temperatura máxima de 450oF (232 oC). Secapilar calibrado es igual al volumen poroso de la colectaban los fluidos en una probeta sumergida en un o omuestra de roca. Se puede mejorar la precisión baño de alcohol/hielo seco a -75 F (-59 C). Esto serestando el volumen de aire medido utilizando un lingote hacía para condensar vapores y evitar pérdidas a losólido en lugar de la muestra para contabilizar el aire largo del sistema de vacío. Se leían los volúmenesadsorbido en la superficie de la muestra (API RP 40, condensados y se empleaba un factor de corrección del1960, Sección 3.3221, p. 17, Sección 3.5.12, p. 30.) aceite. El agua de los poros de la muestra se calculaba restando el volumen del gas del total de agua5.4.5 Método Seco para la Densidad de Grano y recolectada en el tubo de condensación. El volumen el Volumen Poroso poroso se calculaba sumando los volúmenes del gas, del aceite corregido y del agua de los poros. Un volumen total determinado de la muestra se utilizaba para el
  • 88. cálculo de porosidad. (API RP 40, 1960, Sección 4.21, microfractura que ocurre naturalmente). La red del listónp. 39; y 4.52, p. 42). proporciona el camino y la permeabilidad para el flujo de los fluidos.Una de las principales desventajas de este método erala condición en que quedaban los núcleos después del 5.5.1.1 Contenido de Gas In Situproceso de destilación. Casi siempre las muestras sevolvían negras del aceite coqueado y ningún proceso de El único método por el cual se puede medir directamentelimpieza podía restaurar las muestras a una condición el contenido total de gas in situ de las eras de carbón esdonde se consideraran adecuados para usarse el uso de la tecnología de núcleo a presión.7 Elnuevamente en pruebas adicionales (por ejemplo, volumen de gas emitido de un núcleo de carbón en unPorosidad con la Ley de Boyle, Pruebas de Presión sacanúcleos a presión se mide como función del tiempo,Capilar, Permeabilidad Relativa). Por esta y otras la temperatura y la presión.razones, el subcomité encargado de editar esta Práctica A menudo se determina el contenido de gas y elRecomendada #40 decidió no registrarlo como un porcentaje de desorción por métodos de desorción en 8procedimiento recomendable. caja. Las muestras de carbón utilizadas incluyen las los núcleos obtenidos utilizando el corazonamiento5.5 Rocas Ricas en Materia Orgánica convencional, corazonamiento de pared, recobro con alambre, y recortes de carbón. Los núcleos de carbón (oEn los últimos años, ha habido un interés considerable recortes) son sellados en la caja y se mide el volumen 7en el desarrollo de yacimientos de shale de gas y de gas emitido de la muestra de la manera indicada. Lametano carbonado. Los shales de gas y el carbón son determinación del contenido de gas por desorción entípicamente formaciones fracturadas altamente caja requiere un cálculo del volumen de gas perdidoorgánicas, en las cuales mucho del gas contenido es mientras se llevan las muestras a la superficie y antes deadsorbido en el material orgánico. Debido a que el gas sellar las muestras en la caja.adsorbido comprende una porción significativa del gas El contenido de gas obtenido de muestrascontenido en estos yacimientos, es necesario determinar convencionales y de pared por el método de desorciónel contenido del gas adsorbido y la manera que se libera en caja es mucho menos costoso que el corazonamientoel gas (isotermas de adsorción/desorción) para hacer a presión, y es la técnica que más se utiliza. Además,cálculos de las reservas y hacer predicciones respecto a los núcleos de presión son colocadas a menudo en cajasla producción. Los shales de aceite contienen material de desorción para completar el proceso de desorción. Elorgánico sólido, típicamente licuada por la aplicación de contenido de gas obtenido de diferentes métodos ocalor para generar aceite. Se explican las técnicas para muestras puede compararse despues de normalizar elevaluar estos tipos de depósitos en 4.7. La porosidad, carbón a una base libre de cenizas. Como el gas 11indicada en esta sección, normalmente no se requiere. emitido no siempre es 100% metano, la composición del gas debe analizarse para determinar el contenido de5.5.1 Carbón metano.No existen métodos generalmente aceptados en la 5.5.1.2 Porosidad Matricialindustria para mediciones de porosidad, permeabilidad opermeabilidad de muestras de carbón en el laboratorio. La porosidad matricial del carbón es por lo general másTampoco existen mediciones hechas en laboratorios grande que la porosidad del listón. Sin embargo, comopublicadas que sean aceptadas como estándares. Las el metano es adsorbido en la matriz en lugar de existirtécnicas de laboratorio estándares para la medición de como un gas libre, rara vez se utilizan las mediciones deporosidad en rocas de yacimientos que contienen aceite porosidad matricial convencional de aceite o gas parao gas deben, por lo tanto, modificarse cuando se aplican aplicaciones de metano de eras de carbón. Si seal carbón utilizado en los estudios de metano en eras de requiere el volumen poroso convencional, se pueden 12 ycarbón. A continuación se encuentran comentarios y utilizar las técnicas de equilibrio de humedad la 13referencias y comentarios que reflejan las prácticas porosidad con helio de la Ley de Boyle .actuales.En la producción de metano a partir de vetas de carbón, Nota : Cualquier gas que se adsorba producirá valoresla “porosidad” puede definirse en términos de tres de porosidad matricial erróneos con la técnica de la Leyparámetros precisos. Para el calculo del gas metánico de Boyle. A menudo se utiliza el helio, el cual no secontenido en eras de carbón, son los siguientes: a) “el adsorbe de manera apreciable.contenido del gas in situ” del carbón, el cual esequivalente al volumen de gas contenido en la porosidad 5.5.1.3 Porosidad del Listónllena de gas en un yacimiento convencional de gas.Además, el carbón es un sistema de porosidad dual que Aunque el total de la porosidad del carbón es laconsta de b) una porosidad matricial (microporo) en porosidad matricial, la red de listones proporciona eldonde el metano es adsorbido en la superficie del camino y la permeabilidad para el flujo de los fluidos. Lacarbón, y c) porosidad del listón (porosidad de la medición de la porosidad del listón en el carbón es, por
  • 89. lo tanto, importante para la determinación de la personas que utilizan los datos de entender claramentecompresibilidad del volumen poroso, como también para lo que se está midiendo y lo que se está reportando.las saturaciones para hallar la permeabilidad relativa degas - agua o las mediciones de presión capilar. Los simuladores utilizados en el modelado deLa porosidad del listón es función de la presión yacimientos, a menudo utilizan como entrada elrestrictiva neta. La porosidad del listón se debe medir contenido de metano adsorbido comparado con loscon el núcleo de carbón sometida a una presión datos de presión. Los datos se reportan generalmenterestrictiva uniforme. Los materiales envolventes en unidades de scf/ton. Por consecuencia, escomúnmente utilizados para las muestras no importante saber si la isoterma medida y reportada se 16consolidadas son los que se utilizan en los núcleos de refiere únicamente al gas adsorbido, o si representa unacarbón. isoterma de sorción total, la cual incluye el gas adsorbidoLas mediciones de la porosidad del carbón se han como también al gas almacenado como gas libre en larealiazado en muestras de carbón secados en hornos al matriz y/o en las fracturas. 14vacío. Los estudios realizados sobre el desgaste delcarbón indican que este secado altera la estructura del La presencia de agua reduce los volúmenes de gas 15carbón, dando resultados erróneos. Un procedimiento adsorbidos. Por lo tanto, las pruebas de adsorción enadecuado para medir la porosidad del listón en núcleos roca seca van a sobrestimar las reservas de gas, y porque no han sido sometidos al proceso de secado es la esto se prefiere hacer las pruebas en muestras de rocatécnica de impulso mezclable. En este procedimiento, que tengan un equilibrio en la humedad.el fluido que satura el núcleo es desplazado por unsegundo fluido con propiedades físicas diferentes, pero Nota : Aún no se han definido las técnicas para 16que es mezclable con el fluido saturante. establecer condiciones apropiadas de equilibrio en laLa técnica de impulso mezclable puede utilizar humedad. Por lo tanto, muchas de las isotermas deconcentración de un indicador en el agua. Un indicador adsorción medidas han sido sobre shale "tal cual" o enque es adsorbido producirá resultados erróneos. Dentro roca seca.de los márgenes del error experimental, eldesplazamiento no mezclable con helio saturado con Aunque la tecnología de medición aún se estávapor de agua de un núcleo de carbón saturado con evolucionando, ciertos elementos importantes queagua, produce los mismos resultados que la técnica del afectan los resultados de medición y datos reportadosindicador en el impulso mezclable. han sido identificados.18 Los ingenieros que utilizan estos datos deben decidir con el laboratorio de mediciónNota : Los núcleos de carbón a menudo tienen metano los siguientes elementos claves. Se deben establecerresidual en la matriz, lo cual puede afectar las procedimientos que tengan más probabilidades demediciones de porosidad. Se ha utilizado la saturación producir datos representativos del yacimiento y que seande núcleos de carbón con helio (saturado con vapor de requeridos en el simulador matemático que se va aagua), seguido por una evacuación, para remover el utilizar.metano residual. 5.5.2.1 Elementos Claves que Afectan las5.5.2 Shale Productor de Gas MedicionesEn los gas shales, como es el caso del Devonian, el gas Los factores que afectan las mediciones incluyen:puede almacenarse como gas libre en la matriz o en lasfracturas, y tambien puede existir como gas adsorbido a. Técnicas para el recobro de núcleos (incluyendo elen las superficies orgánicas y de arcilla. El gas fluido de corazonamiento)adsorbido puede representar hasta el 80% del gas que b. Técnica para la preservación de la muestra.contenido, enfatizando la necesidad de isotermas de gas c. Tamaño y forma de la muestra (triturada? coladaadsorbido. Los volúmenes de gas adsorbidos en el hasta que tamaño?)shale van de 1/5 a 1/50 de lo que corresponde al d. Condiciones de secado de la muestra:carbón, y los equipos y los procedimientos de medición 1. “Tal como se recibe”deben diseñarse para obtener datos exactos. Como se 2. Seca (a qué temperatura y por cuantodijo en el caso del carbón, no existen procedimientos tiempo?)estándar en la industria que posibiliten efectuar las 3. En condiciones de equilibrio (a quémediciones en este caso. temperatura y por cuanto tiempo?) e. Temperatura y presión estándar utilizadas paraLos resultados reportados sobre mediciones de reportar los volúmenes de gas medidos en scf/ton.isotermas de gas adsorbido en muestras de shale f. Toneladas métricas o toneladas americanas de laindican que actualmente existe una gran disparidad en muestra “tal como se recibió”, seca o roca de pesolas condiciones entre los laboratorios que realizan equilibrado utilizada como base para scf/ton.pruebas.18 Estas disparidades resultan en resultados de g. Gas total absorbido (incluyendo la porosidad del gasadsorción variables, y enfatizan la necesidad de las libre) o el gas adsorbido únicamente isotermo.
  • 90. h. Técnica de calibración de la celda.i. Medición de temperatura y control de la celda.j. Densidad reportada de la muestra (total o de grano;seca o húmeda).k. Se alcanzó el equilibrio en cada nivel de adsorción, ose terminó este paso de la prueba en el tiempo deadsorción seleccionado?l. Volumen de la muestra probada.m. Muestra evacuada antes de la prueba.n. El gas utilizado en la medición de la adsorción(usualmente metano).o. Gas utilizado en la medición de la porosidad del“volumen de gas libre” (usualmente helio).5.5.2.2 EquipoSe muestra un aparato diseñado para determinar la 19adsorción volumétrica en la Figura 5-9. Se parece a unporosímetro de doble celda de uso común.5.5.2.2.1 Porosidad Libre (de Fractura y Matricial)El volumen vació matricial y de fractura se puededeterminar utilizando el porosímetro de doble celda de laLey de Boyle (ver figura 5-5) con el helio como fase degas.5.5.2.2.2 Isotermas de AdsorciónPrimero se completa una medición de isoterma conhelio. Esto produce un espacio de gas libre con unaadsorción mínima. Luego se carga el metano en lacelda de referencia y se expande hacia la cámara demuestras. La cámara de referencia se aísla nuevamentede la celda de muestras y se carga con gas a unapresión más alta. Se repite el procedimiento, y secalcula el gas adsorbido a la presión más alta. Esteproceso se repite hasta alcanzar los niveles de presióndeseados. La diferencia entre las isotermas de helio ymetano representa el gas adsorbido. Ya se presentaronlas ecuaciones el cálculo de isotermas, como tambienlos factores que identifican el análisis de error queafectan la exactitud de las mediciones.195.5.3 Oil ShaleLa evaluación de los oil shales típicamente no requierenmediciones de la porosidad de la roca, porque el aceiterecobrado es generado de materiales orgánicos sólidossujetos al calor. Ver 4.7 para la determinación delcontenido de aceite.
  • 91. Volumen de Grano Total Volumen PorosoVolumen de Arcilla Seca ConectadoVolumen de Grano No Arcilloso NúcleoVolumen de Agua Contenido en el Núcleo Efectivo φ(Típicamente mayor que el volumen en núcleos secospor humedad) Total φVolumen de Arcilla Seca Núcleo totalmente seco (definición histórica)Agua Contenida Núcleo seco por humedad para dejar el agua contenidoVolumen Poroso Aislado (Ver texto - el agua contenido es típicamente menor que el valor derivado del núcleo)Total φ Volumen poroso aisladoEfectivo φFigura 5-1 - Volumenes Porosos Totales y Efectivos Definidos por Analistas de Núcleos y Registros
  • 92. SECCIÓN 6 - DETERMINACIÓN DE PERMEABILIDAD CONTENIDO6 DETERMINACIÓN DE PERMEABILIDAD6.1 Introducción6.2 Teoría6.3 Aplicaciones Prácticas para Mediciones de Permeabilidad en Régimen Permanente6.4 Teoría y Aplicación de Determinaciones de Permeabilidad de Régimen Variable6.5 Exactitud y Precisión6.6 Calibración de Instrumentos6.7 Referencias6.8 ApéndicesFiguras6-1 Ilustración del Potencial de Flujo vs. Diferencias en Presión6-2 Radio de Deslizamiento de Gas Roca-Dependiente rb, como Función de Permeabilidad y Porosidad6-3 Resistividad Inercial, ß, como Función de Permeabilidad6-4 Máximos Gradientes de Presión Generales Permitidos para Uso de la Ecuación Darcy con Deslizamiento Corregido6-5 Tipo de Gráfica Utilizada para Obtener el Factor Klinkenberg de Deslizamiento de Gas, b6-6 Flujo Descendente de Liquido con Cabeza Impulsora, h6-7 Flujo Ascendente de Líquido con Cabeza Impulsora, h6-8 Flujo Ascendente de Líquido con una Diferencia de Presión Impuesta, ∆p6-9 Reducción de Permeabilidad con Esfuerzo Hidrostático Neto Creciente6-10 Esquema del Aparato de Permeabilidad para el Flujo Axil de Gas6-11 Diagrama de Flujo Simplificado para Baja Presión, Mediciones de Permeabilidad del Flujo Axil de Gas6-12 Soporte de Núcleos de Baja Presión Tipo Hassler6-13 Soporte de Núcleos de Alta Presión para Esfuerzos Hidrostáticos6-14 Soporte de Núcleos de Alta Presión para Carga Hidrostática o Biaxil6-15 Esquema de Permeámetro Explorador de Régimen Permanente6-16 Factor Geométrico Sin Dimensiones para Mediciones con el Permeámetro Explorador6-17 Configuración de Flujo Transversal para Gases o Líquidos6-18 Factor Geométrico Sin Dimensiones para el Flujo Transversal6-19 Soporte de Núcleos Tipo Hassler para Medidas de Permeabilidad Transversal6-20 Esquema para el Flujo Radial de Entrada6-21 Permeámetro de Flujo Radial de Diámetro Completo6-22 Esquema de Permeámetro de Gas de Caída de Presión6-23 Esquema de Permeámetro Explorador de Caída de Presión6-24 Aparato de Caída del Impulso para el Flujo Axil de Gases6-25 Esquema de Permeámetro de Caída de Impulso de Líquidos6-26 Esquema para la Calibración de Volúmenes en Permeámetros de Régimen VariableA.6-1 Diagrama para Determinar el Máximo ∆p Permitido en Medidas de Permeabilidad de Líquidos de Flujo AxilB.6-1 Construcción de Variables de Flujo yn y pgnB.6-2 Factores de Corrección Sin Dimensiones para el Flujo de Masa No Constante en Mediciones de Permeabilidad de Caída de PresiónB.6-3 Variación de K∞, β y Error Típico con b como Dato de Caída de Presión
  • 93. D.6-1 Relación de Primera Raíz para Ecuación de Caída del ImpulsoD.6-2 Diagrama de Caída del Impulso para Encontrar ƒ1 de ƒ0 con Relaciones Conocidas deV2/V1 (para Gases) o S2/S1 (para Líquidos)Tablas6-1 Constantes en la Ecuación Forcheimer o Darcy con Varios Conjuntos de Unidades6-2 Selección Rápida y Guía de Referencia para Medidas de Permeabilidad Utilizando Gases6-3 Selección Rápida y Guía de Referencia para Medidas de Permeabilidad Utilizando Líquidos6-4 Viscosidad de Aire (para Grados F y C) en Una Atmósfera6-5 Viscosidad de Nitrógeno (para Grados F y C) en Una Atmósfera6-6 Viscosidad del Helio (para Grados F y C) en Una Atmósfera6-7 Factores de Desviación de las Leyes del Gas para el Aire, Calculados con la Ecuación de Estado Beattie-Bridgemann6-8 Factores de Desviación de las Leyes del Gas para el Nitrógeno, Calculados con la Ecuación de Estado Beattie-Bridgemann6-9 Factores de Desviación de las Leyes del Gas para el Helio, Calculados con la Ecuación de Estado Beattie-BridgemannD.6.1 Constantes de Caída de Impulso cuando a=b (V1=V2 o S1=S2)
  • 94. 6 Determinación de Permeabilidad En un yacimiento de petróleo, especialmente lejos de un pozo productor o de inyección, los flujos6.1 INTRODUCCIÓN volumétricos son por lo general tan bajos que la Ley de Darcy se puede aplicar. Sin embargo, los altosLa permeabilidad es una propiedad de un medio flujos cerca de los pozos asociados con los altosporoso y es una medida de su capacidad de transmitir gradientes de presión pueden causar efectosfluidos. La medición de permeabilidad de una roca inerciales significativos conocidos como "superficiesporosa, o estrato, es una medición de la conductividad sensibles a la velocidad". Estos son particularmentefluida del material específico. La permeabilidad es el frecuentes cerca de los pozos productores de gas, yequivalente en flujo de fluidos de la conductividad en perforaciones donde la baja viscosidad del gaseléctrica o térmica. El recíproco de permeabilidad permite flujos muy altos.representa la resistividad viscosa que el medio poroso En mediciones de laboratorio de muestras de altaofrece al flujo de fluidos cuando prevalecen permeabilidad (donde los efectos inerciales sevelocidades de circulación bajas. Esta condición de observan con la mayor frecuencia), los bajos flujosflujo es comúnmente llamado "flujo viscoso", o volumétricos requieren bajas gradientes de presión,formalmente "flujo de Stokes". La medición del flujo las cuales pueden ser difíciles de medir con precisión.de fluido a través de una muestra en alguna dirección Flujos mas altos causarán un bajo cálculo deespecífica produce la permeabilidad de la muestra en permeabilidad si se emplea la Ley de Darcy. 6.2.1.3esa dirección. La permeabilidad de un medio presenta un procedimiento para estimar la máximahomogéneo isótropo es igual en todas partes, y en gradiente de presión permitida como función detodas las direcciones. Sin embargo, las rocas reales permeabilidad, para evitar errores significativos deno son ni perfectamente homogéneas ni isótropas. permeabilidad debidos a la resistencia inercial. Una alternativa es tomar múltiples medidas de velocidad6.1.1 Definiciones de flujo y emplear la ecuación de Forchheimer para obtener tanto la permeabilidad como la resistividad6.1.1.1 Flujo de Darcy inercial de cada muestra. Como asunto práctico, esto se logra mas rápidamente con la técnica de variaciónLos experimentos y estudios de Darcy a mediados del de presiones presentada en 6.4.1.1.siglo diecinueve resultaron en una expresión empíricade las relaciones entre las variables comprendidas en 6.1.1.3 Deslizamiento de Gas de Klinkenbergel flujo de fluidos a través de medios porosos,conocido ahora como la Ley de Darcy. En resumen, Aun cuando se toman en cuenta los efectos inercialesla Ley de Darcy dice que la velocidad volumétrica de de manera apropiada, la permeabilidad de un medioflujo por unidad de área de la sección transversal de poroso a gas depende del recorrido libre medio delun medio poroso (el flujo volumétrico) es directamente gas que fluye, y por lo tanto entre otras cosas, de suproporcional al gradiente de potencial, e inversamente presión absoluta. Esto es debido a un fenómenoproporcional a la viscosidad del fluido. El coeficiente conocido como el deslizamiento, un hecho indicadode proporcionalidad es la permeabilidad. Por lo tanto, primero a la industria petrolera por Klinkenberg. Elel gradiente de potencial requerido para el Flujo de deslizamiento de gas ha sido pasado por alto oStokes es igual al producto de la viscosidad del fluido ignorado por los investigadores de permeabilidady su flujo volumétrico, dividido por la permeabilidad de anteriores a pesar de la teoría y los datosla roca. El gradiente de potencial para el flujo experimentales de deslizamiento en el flujo de gases ahorizontal de líquidos, o en cualquier dirección para través de pequeños tubos capilares presentados enmedidas prácticas con gas de baja densidad es igual literatura científica tan temprano como 1875. Cuandoal gradiente de presión. se ignora el deslizamiento de gas, la permeabilidad calculada con la ecuación Forchheimer, o de la Ley de6.1.1.2 Resistencia Inercial de Forchheimer Darcy (siempre que la resistencia inercial sea insignificante), es mas alta que aquella obtenidaEl trabajo de Forchheimer al principio del siglo veinte utilizando un líquido no-reactivo. Cuando se expresamostró que la Ley de Darcy es un caso limitante, como porcentaje, esta diferencia es pequeña para lasrestringido a bajos flujos volumétricos. En flujos más muestras de alta permeabilidad, pero se vuelvealtos, Forchheimer observó que el gradiente de progresivamente más grande con la permeabilidadpotencial requerido para un flujo volumétrico dado es descendente. Esta se minimiza utilizando altasmayor que aquel pronosticado por la Ley de Darcy por presiones de poros medias en las mediciones deuna cantidad proporcional al producto de la densidad permeabilidad de gas.del fluido y el cuadrado de su flujo volumétrico. La Para evitar el problema de obtener permeabilidadesdisipación de energía inercial es debida a de gas dependientes de la presión de poros,innumerables aceleraciones (i.e., rapidez de cambio Klinkenberg presentó un método en el cual lasen la dirección y magnitud de velocidad) que medidas de permeabilidad de gas tomadas enexperimenta un fluido mientras pasa por caminos diferentes presiones de poros medias puedentortuosos en un medio poroso. Estas aceleraciones extrapolarse hasta una presión de poros infinita. Élcausan patrones de flujo secundarios, en los cuales demostró que esta permeabilidad de gas extrapoladaparte del flujo de energía se convierte en calor por (ahora llamada la "permeabilidad Klinkenberg", k∞) esesfuerzo viscoso. igual a la permeabilidad obtenida utilizando un líquido
  • 95. no reactivo, tal como un hidrocarburo limpio y permeabilidad, se ha definido una unidad estándarrefinado. arbitraria, el "darcy". Un medio poroso tiene unaLa permeabilidad de las muestras de rocas, permeabilidad de un darcy cuando un fluidoespecialmente aquellas que contienen ciertas arcillas, monofásico de una viscosidad de un centipoise quepueden alterarse cuando son limpiadas y secadas en llena completamente los vacíos del medio pase apreparación para mediciones de permeabilidad de través de él bajo "condiciones del flujo de Stokes" agas. A menudo, k ∞ es mas alto en estas muestras una velocidad de 1 cm3/s por centímetro cuadrado deque la permeabilidad medida utilizando soluciones área de la sección transversal bajo una presión o unaacuosas. Pueden requerirse técnicas especiales de gradiente hidráulica equivalente de 1 atm/cm.limpieza y/o secado. "Condición del flujo de Stokes" significa simplemente que "la velocidad de flujo será lo suficientemente baja6.1.1.4 Líquidos para ser directamente proporcional a la presión o la gradiente hidráulica". La unidad de permeabilidad (elEl uso de líquidos para mediciones de permeabilidad darcy), como coeficiente de proporcionalidad entreelimina el problema del deslizamiento de gas, y a cantidades físicas, posee las dimensiones de longitudvelocidades de flujo razonables y usuales, la cuadradas. La permeabilidad representa unaresistencia inercial por lo general es insignificante. propiedad del medio y es independiente del fluido,Por lo tanto, la Ley de Darcy puede utilizarse excepto como se califica de aquí en adelante. Pordirectamente para calcular la permeabilidad desde conveniencia la sub-unidad milidarcy (igual a 0.001una sola medida de velocidad de flujo. Sin embargo, darcy) puede utilizarse. La ortografía de las formasla alteración potencial de permeabilidad de la plurales de la unidad ha sido estandarizada yinteracción de los componentes de roca y líquidos establecida en la literatura como "darcys" y(especialmente soluciones acuosas), refina el "milidarcys". Aunque no se recomiendan otras sub- -6movimiento, y el taponamiento micróbico requiere unidades, el microdarcy (igual a 0.001 milidarcy o 10atención especial. Además, puede ser necesario darcy) se utiliza a menudo en conjunto con arenas deremover el líquido restante en una muestra antes de gas de baja permeabilidad. Además, se refiere a -9que se puedan realizar otras mediciones. Debido a menudo al nanodarcy (igual a 0.001 microdarcy o 10estos problemas, la mayoría de las mediciones darcy) para rocas muy apretadas, tales como elrutinarias de permeabilidad se han hecho utilizando granito micro-fracturado.gases. Sin embargo, para algunas muestras, talescomo aquellas sensibles a las técnicas de secado, las 6.1.2.2 Unidad SImediciones de permeabilidad líquidas son 2consideradas la única alternativa aceptable. La unidad fundamental SI de permeabilidad, m , se define de la siguiente manera: una permeabilidad de 36.1.1.5 Dependencia de Esfuerzo Restrictivo un metro cuadrado permitirá un flujo de 1 m /s de fluido de una viscosidad de 1 Pa·s a través de un área 2La permeabilidad de un medio poroso es sensible a la de 1 m bajo una gradiente de presión de 1 Pa/m. Un -12 2magnitud de esfuerzos compresivos netos a los cuales darcy es igual a 0.986923 x 10 m . Debido ales sujeto el medio, y a su historia de esfuerzo. exponente tan pequeño, esta es una unidad difícilMientras se incrementan los esfuerzos restrictivos en para uso común. La unidad de permeabilidadun portamuestras, la permeabilidad de la roca se preferida por la Sociedad de Ingenieros de Petróleos 2disminuye. La disminución observada, cuando se de AIME es el micrómetro cuadrado (µm ). Un darcy (la unidad tradicional es igual a 0.986923 µm . 2incrementan los esfuerzos restrictivos de 200 o 300psi a varios miles psi, varia considerablemente -desde solo un pequeño porcentaje para muestras 6.1.2.3. Unidades Típicas Utilizadas en Hidrologíarazonablemente permeables, bien consolidadas, hastauna magnitud o más para muestras de baja La mayoría de los ingenieros ambientales tienenpermeabilidad que contienen micro-fracturas. En conocimientos en hidrología, en la cual se utilizan losgeneral, es aconsejable aproximar los esfuerzos de términos permeabilidad intrínseca, conductividadyacimientos en las mediciones de permeabilidad en hidráulica, y transmisividad. La física del flujo delaboratorio para obtener valores más cercanos a los fluidos que manejan los ingenieros ambientales, losesperados en las permeabilidades de yacimientos en analistas de núcleos, o los ingenieros de petróleos essu lugar de origen. También pueden observarse básicamente igual, pero el lenguaje utilizado por undisminuciones de permeabilidad adicionales más grupo es a menudo extraño para otro grupo. Estopequeñas como función de tiempo después de surge de las diferentes aplicaciones. Los hidrólogoselevarse los esfuerzos restrictivos debido a muy a menudo tratan con el flujo de aguasescurrimiento. El escurrimiento es común en subterráneas en acuíferos, en los cuales la viscosidad,esfuerzos compresivos justo mas bajos que aquellos densidad y compresibilidad del agua demuestranque causan fallas en las muestras. variaciones bastante pequeñas. En estos acuíferos, a menudo es conveniente determinar las diferencias en6.1.2 Unidad de Permeabilidad el potencial de flujo midiendo las diferencias en las presiones líquidas - las elevaciones a las cuales sube6.1.2.1 Unidad Tradicional el agua en pequeños pozos de prueba perforados en el acuífero. En el laboratorio, una técnica de mediciónCon el fin de hacer uso práctico del concepto que los análoga sería anexar una serie de manómetros demedios porosos poseen la propiedad medible de la agua a una muestra de núcleos a través de la cual
  • 96. fluye agua. La altura del agua en el manómetro mascerca al extremo corriente arriba del núcleo sería la p= presión a la profundidad z (debajo de lamayor, y las elevaciones en el nivel de agua (desde superficie del agua, z aumenta hacia abajo)una referencia horizontal) sería progresivamentemenor corriente abajo. ρ= densidad del aguaEn los yacimientos de petróleo, las propiedades defluidos varían mucho, usualmente mas que una fase g= aceleración local de gravedadde fluido está presente, y las presiones a menudo sondemasiado grandes para tomar medidas de presión C4 = factor de conversión (encontrada en la Tablamanométricas. Las presiones son medidas 6-1) para que las unidades seandirectamente con manómetros o transductores. Por lo consistentes.tanto, las ecuaciones para estas aplicaciones tratancon presiones, no carga. Los potenciales de flujo Sin embargo, la presión en cualquier profundidad deldeben calcularse desde presiones, velocidades de tanque es:flujo, y las propiedades de fluidos y rocas a través de p = p1 + ρgz/C4 (2)ecuaciones diferenciales parciales apropiadas. Lasolución a menudo requiere una aproximación Donde p1 es la presión en la zona interfacial aire-agua,numérica de diferencias finitas de estas ecuaciones. la presión atmosférica en este caso. Por lo tanto, si combinamos las Ecuaciones 1 y 2, vemos que ϕ = p1,6.1.2.3.1 Diferencias en el Potencial de Flujo vs. y el potencial de flujo es igual en cualquier Diferencias de Presión profundidad. También es igual en ambos tanques, así que no ocurre ningún flujo dentro de ni entre losEs importante comprender que la diferencia en el tanques.potencial de flujo, no la diferencia de presión, es lafuerza impulsora para el flujo de fluidos, saber qué es Condición 1:el flujo potencial, y averiguar cuando las diferencias de a. Se llenan ambos tanques con agua hasta lapresión se pueden utilizar legítimamente en las misma profundidad, y se abren a la presiónecuaciones de flujo. Las relaciones entre potencial de atmosférica.flujo y presión se muestran en la figura 6-1. Dos b. La presión del agua aumenta en ambostanques, cada uno abierto a la presión atmosférica en tanques con la profundidad.la parte superior y equipado con tubos manométricos c. Sin embargo, el potencial de flujo (indicadoen varias profundidades, están conectados por un por los niveles de agua en los tubospequeño tubo. Cada uno está parcialmente lleno de manométricos) es igual para todas lasagua hasta la misma profundidad. La presión de cada profundidades, y es igual en ambos tanques.tanque en la zona interfacial aire-agua es atmosférica, d. Por lo tanto, no ocurre ningún flujo dentro dey aumenta con la profundidad. ni entre los tanques.Observamos que el nivel de agua en cada tubomanométrico es igual, y excepto por un aumento Condición 2:capilar muy pequeño en cada tubo, es igual al nivel de a. Se aumenta la presión de aire por encimaagua dentro de los tanques. Este nivel de agua en los del agua en el tanque izquierdo. Luego setubos manométricos es una medida del potencial de tapa el respiradero.flujo dentro de los tanques, que es igual en cada b. El potencial de flujo en el tanque izquierdoprofundidad, aunque la presión aumenta con la se aumenta de la manera indicada conprofundidad. Si la presión, por sí sola, fuera la fuerza niveles de agua en los tubos manométricosimpulsora para el flujo, el agua de alta presión del allí.fondo del tanque fluiría hacia arriba, hacia la presión c. El agua fluye del tanque izquierdo al tanquemenor. Este no es el caso. Si suponemos que la derecho hasta que los niveles de agua endensidad del agua en todas partes del tanque es los tubos manométricos están iguales paraconstante (una aproximación muy cercana), entonces ambos tanques.el potencial de flujo, ϕ, en todas partes es: Figura 6-1 - Ilustración del Potencial de Flujo vs. ϕ = p - ρgz/C4 (1) Diferencias de PresiónDonde:
  • 97. Tabla 6-1 - Constantes en la Ecuación Forchheimer o Darcy con Varios Conjuntos de Unidades Variable o Constante Unidades o Valores de las Constantes SI SPE Preferido Tradicional Uso ComúnA, área perpendicular al flujo m2 m2 cm2 cm2b, Factor de deslizamiento Klinkenberg Pa Pa atm psiD, diámetro de la muestra M M cm cmg, aceleración gravitacional m/s2 m/s2 cm/s2 cm/s2k, permeabilidad m2 m2 darcy milidarcyL, longitud de la muestra M m cm cmM, peso molecular del gas kg/kg-mole kg/kg-mole g/g-mole g/g-moleP, presión absoluta Pa Pa atm psiap, presión manométrica Pa Pa atm psig∆p, diferencia de presión Pa Pa atm psiq, velocidad volumétrica de flujor, radio de la muestra o el sello M m cm cmS, almacenamiento compresivos, distancia de la dirección del flujo M m cm cmT, temperatura absoluta K K K KV?, volumen del poroV?, volumen total del yacimientov?, flujo volumétrico m/s m/s cm/s cm/sβ, resistividad inercial m-1 m-1 cm-1 pies-1ρ, densidad del gas o el líquido kg/m3 kg/m3 g/cm3 g/cm3µ, viscosidad del gas o el líquido Pa·s Pa·s cp cpR, constante de la ley del gas 8314 8314 82.05 1205.8 1C , en la ecuación Darcy o Forch. 1.0 1.0 1.0 6.8046E-2 2C , en la ecuación Darcy o Forch. 1.0 1.0E+12 1.0 1000. 3C , constante en la ecuación Forch. 1.0 1.0 9.8692E-7 3.2379E-8 4C , constante en ecuaciones con g 1.0 1.0 1.0133E+6 68950.Ahora, suponga que se bombea aire al tanque con las diferencias o gradientes de potencial de flujoizquierdo a través de su respiradero para que la únicamente en situaciones especiales y restringidas.presión de aire por encima del agua es mayor que lapresión atmosférica. Luego se tapa el respiradero. 6.1.2.3.2 Permeabilidad IntrínsecaObservaríamos que los niveles del agua en todos losmanómetros conectados al tanque izquierdo han La permeabilidad intrínseca, k, utilizada por lossubido por igual. Excepto por la cantidad de agua hidrólogos es idéntica a la permeabilidad definida enrequerida para aumentar los niveles en los tubos, el 6.1.2.2, aunque se define en términos de cargas ynivel del agua dentro del tanque no ha cambiado. viscosidad cinemática, v, en lugar de la viscosidadInicialmente, las condiciones en el tanque derecho no dinámica, µ, utilizada en la ecuación Darcy definida encambian. De los niveles manométricos superiores en 6.1.2.1. La viscosidad cinemática es igual a lael tanque izquierdo (indicados por las líneas viscosidad dinámica dividido por la densidad del fluido.punteadas en la Figura 6-1), relativos a aquellos en el Un medio poroso tiene una permeabilidad intrínsecatanque derecho, concluimos que el potencial de flujo de una unidad de longitud cuadrada si puedees superior en el primero, aunque los niveles del agua transmitir en tiempo de unidad un volumen de unadentro de los dos tanques son iguales. Efectivamente, unidad de fluido de viscosidad cinemática a través deel agua fluye del tanque izquierdo al derecho hasta una área unidad de sección transversal medida enque los niveles manométricos son iguales para ambos ángulos rectos a la dirección de flujo bajo unatanques. Cuando termina el flujo, el nivel del agua gradiente de potencial de unidad. Si se utilizandentro del tanque izquierdo será menor que en el unidades SI, la permeabilidad intrínseca tiene latanque derecho. unidad de m2.En las mediciones monofásicas de permeabilidad degas, las diferencias en la "presión de gas" son por lo 6.1.2.3.3 Conductividad Hidráulicageneral mas pequeñas que la precisión de lasmediciones de presión, y se pueden ignorar. Por lo La conductividad hidráulica, K, no es solo unatanto las diferencias en presión o las gradientes de propiedad de un medio poroso. Esta dependepresión son aproximaciones muy cercanas de las también de la viscosidad cinemática del fluidodiferencias o gradientes en el potencial de flujo en corriente, y es apropiado únicamente para acuíferoscualquier orientación de flujo (horizontal o vertical). de aguas subterráneas. Sus unidades son aquellasSe explican en detalle las condiciones para las de velocidad, por lo general pies por día o metros pormediciones monofásicas de líquidos en 6.2.2. Las día. Un medio tiene conductividad hidráulica dediferencias o gradientes de presión pueden sustituirse longitud de unidad por tiempo de unidad si puede
  • 98. transmitir en tiempo de unidad un volumen de unidad Las permeabilidades de gas no corregidas sonde agua subterránea a la viscosidad predominante a excluidas de la definición anterior debido a los efectostravés de una área unidad de sección transversal del deslizamiento de gas. Las permeabilidades demedida en ángulos rectos a la dirección de flujo bajo gas, que serán llamadas kg (o kaire, kN2, kHe, etc.)una gradiente hidráulica de cambio de carga a través dependen del gas específico utilizado en lade una longitud de flujo. La conductividad hidráulica determinación de permeabilidad, y de su presión deestá relacionada con la permeabilidad (o la poros media. Ambos deben especificarse para definirpermeabilidad intrínseca) por: la permeabilidad del medio. Solo la permeabilidad Klinkenberg, con deslizamiento corregido, cuando no K = kρg es afectado por efectos de alta velocidad µ (3) (Forchheimer) es constante e independiente del fluido utilizado en la medición.Donde k es la permeabilidad, y los otros símbolos Como la condición de esfuerzo bajo la cual se toma laestán definidos arriba. Se puede utilizar cualquier medida puede tener un efecto significativo sobre laconjunto consistente de unidades en la Ecuación 3. permeabilidad, esta también debe especificarse.Con unidades SI, K tendrá la unidad de metros por Algunos ejemplos son kaire con una presión de porossegundo. media de 32.3 psia y un esfuerzo restrictivo radial de 400 psig: o k∞ a un esfuerzo hidrostático neto de 5.0006.1.2.3.4 Transmisividad psi. La primera especificación indica que una permeabilidad de gas fue obtenida utilizando aire aLa transmisividad, T, de un acuífero de aguas una presión de poro absoluta promedio de 32.3 psia, ysubterráneas incluye el grosor del acuífero, b, y la que se aplicó una presión de 400 psig a la bota deviscosidad cinemática del agua confinada. La caucho del portamuestras. Por lo tanto el esfuerzotransmisividad es la velocidad a la cual el agua de la radial neto es 400 + 14.7 - 32.3, o alrededor de 382viscosidad cinemática predominante se transmite a psi. El esfuerzo axil neto es desconocido. En eltravés de un ancho de una unidad del acuífero bajo segundo ejemplo, una permeabilidad Klinkenberg (conuna gradiente hidráulica de una unidad. Esta tiene deslizamiento corregido) fue obtenido que esuna unidad de longitud cuadrada por unidad de independiente del gas utilizado o su presión de porostiempo, a menudo pies2/día, o m2/día. La media (excepto que la presión de poros afecta eltransmisividad es igual a Kb. Esta se puede calcular esfuerzo neto). Se aplicaron esfuerzos netos radialesdesde la permeabilidad así: y axiles ("hidrostáticos") de magnitudes iguales de 5.000 psi durante la medición. T = kρgb µ (4) 6.1.3.2 Permeabilidad Efectiva y RelativaLas definiciones para permeabilidad intrínseca, Este manual de prácticas rutinarias recomendadasconductividad hidráulica, y transmisividad son solo trata con las mediciones monofásicas de 42 permeabilidad. Por lo tanto, solo se definirán latomadas de Lohman. Se pueden encontrar losfactores de conversión para varios conjuntos de permeabilidad efectiva y la permeabilidad relativa. La 43 permeabilidad efectiva de un medio poroso es unaunidades en Ground Water (1993). medida de su conductividad fluida a una fase6.1.3 Terminología específica de un sistema polifásico de fluidos que reside dentro del medio, donde se especifica la6.1.3.1 Permeabilidad Específica saturación de cada fase (la fracción de su volumen de poros efectivo total llenado por cada fase). LaLa definición de la unidad estándar de permeabilidad permeabilidad relativa es la relación de larequiere que el medio poroso contenga solo un liquido permeabilidad efectiva de una fase específica delhomogéneo monofásico. La propiedad del medio fluido, a saturaciones definidas de todas las fases, adeterminado así es llamada apropiadamente la alguna permeabilidad arbitraria de referencia. Lapermeabilidad específica, y es señalada por su permeabilidad de referencia puede ser lasímbolo k. Con esta definición, el término permeabilidad específica de la muestra, supermeabilidad se convierte en una propiedad permeabilidad Klinkenberg, la permeabilidad efectivaúnicamente del medio poroso, y el valor numérico de de una de las fases del fluido en una condición dela permeabilidad es constante e independiente del saturación específica, etc. La permeabilidad defluido utilizado en la medición. Cuando ciertos referencia utilizada tiene que especificarse.minerales y fluidos entran en contacto y resulta una El libro tres de History of Petroleum Engineering (API,interacción, o se deposita algún material del fluido, 1961) 39 de cinco volúmenes, es una rica fuente deeste fenómeno, efectivamente, produce un nuevo referencia sobre los primeros trabajos en medicionesmedio. La permeabilidad del nuevo medio puede ser de permeabilidad en laboratorios, incluyendo losdiferente a la del medio inalterado. Cuando esto esfuerzos experimentales de Fancher, Lewis, y 40 41ocurre, se debe indicar claramente con referencias Barnes, y de Wyckoff, Botset, Muskat, y Reed.apropiadas para el medio y el fluido, e.g., "lapermeabilidad de arena Woodbine al agua salada 6.2 TEORÍA(agua dulce, crudo, heptano, etc., según el caso)." Las mediciones de permeabilidad monofásicas pueden separarse en cuatro categorías principales:
  • 99. aquellos que utilizan gas o líquidos corrientes bajo (Moran13): etc. Como estas pueden ser menoscondiciones de régimen permanente o régimen precisas y a menudo consumen mas tiempo que hacervariable (transitorio). Se presentan las ecuaciones las mediciones directas, no se tendrán en cuenta aquí.para el flujo en régimen permanente de gases y Se supone que todas las mediciones serán realizadaslíquidos en esta sección. Algunas variaciones bajo condiciones isotérmicas, las cuales puedenprácticas, cada una con ventajas y limitaciones requerir técnicas y esfuerzos considerables paraespeciales, serán indicadas en 6.3. y la teoría y lograr bajo ciertas circunstancias. También, aunque laaplicación de las mediciones de gases y líquidos de temperatura puede afectar la permeabilidad, lapresión transitoria son presentadas en 6.4. Todos mayoría de las mediciones rutinarias de permeabilidadestos son considerados mediciones directas. son realizadas a temperatura ambiente.La permeabilidad de un medio poroso también puede Las tablas 6-2 y 6-3 son guías de selección rápida yinferirse de las correlaciones empíricas utilizando referencia para determinaciones de permeabilidad demediciones indirectas, tales como aquellas de gases y líquidos, respectivamente, utilizando tanto 5porosidad intergranular y tamaño de grano (Kozeny y técnicas de régimen permanente y transitorias. Estas 6Carman ): la porosidad y la saturación de agua indican las principales ventajas y desventajas de cada 7irreducible (Wyllie y Rose ): distribución de secciones técnica, su margen aproximado de permeabilidad, y lade paso y tamaño de los poros con la inyección de aplicación específica. Se pretende que sean solo un 8mercurio o mediciones de presión capilar (Swanson , punto de partida, y se le advierte al lector tener 9Katz y Thompson , etc.): conductividad eléctrica conciencia de los detalles dados en las seccionesefectiva (Archie10, Ondracek11): transmisividad de referidas por estas tablas.ondas acústicas (Biot12): fem electrocinético Tabla 6-2 - Guía de Selección Rápida y Referencia para las Mediciones de Permeabilidad Utilizando GasesNúmeros de la Tipo de Medición Margen Perm. Aparato o Aplicación Principales Principales Sección de Aprox., md Ventajas Limitaciones Referencia6.3.1.1 Flujo axil, 0.1 - 10.000 Aparato de baja Bajo costo capital. Intenso trabajo.6.3.1.1.1 Régimen presión con Sistema manual Altos costos permanente en manómetros, sencillo. operacionales. tapones de núcleos medidores de Funciona durante Perms de bajo corriente de orificios décadas. Base esfuerzo. No de datos grande tiene corrección para comparación de deslizamiento. Debe verificarse la resistencia inercial.6.3.1.1 Flujo axil, 0.1 - 10.000 Aparato con sensores Puede Debe tomarse6.3.1.1.2 Régimen electrónicos, alta automatizarse. múltiples medidas permanente en presión, soporte de Los esfuerzos de para la corrección tapones de núcleos núcleos los yacimientos de deslizamiento pueden de gas. Debe aproximarse. revisarse para Mejor precisión y asegurar la exactitud que con resistencia el sistema manual inercial insignificante6.3.4.1 Flujo axil, 0.001 - Gama ancha: Bien adaptado Costo capital masB.6.8.2 Caída de presión en 30.000 medidas de esfuerzo para alto para sistema tapones de núcleos med. A altos con automatización. automatizado con correcciones para b y No se requieren transductores de β medidores de presión de alta corrientes. Puede precisión y producir perms de sistema de las condiciones adquisición de del yacimiento datos (k∞) y kg6.4.1.3 Flujo axil, .00001 - 0.1 Aparato de alto Único método Requiere sistemaD.6.8.4 Caída de impulso en esfuerzo para perms. para perms ultra de alta presión, tapones de núcleos muy bajos bajos. Bien libre de escapes adaptado para con transductores automatización. de alta calidad y La porosidad sistema de puede adquisición de determinarse con datos - costo
  • 100. el mismo aparato capital mas alto6.3.1.2 Sonda perm, 1 - 10.000 Mediciones sin No se requiere Libre de Ss en núcleo entero esfuerzo, de alta preparación de esfuerzos, perms densidad localizados tapones (se sin corrección de para núcleos recomienda core deslizamiento son heterogéneos slabbing). altas en el Relativamente extremo mas bajo rápido. Puede del margen. automatizarse o Propenso a ser portátil resistencia inercial en el extremo mas alto6.4.1.2 Sonda perm., 0.001 - Mediciones sin No se requiere Las perms libresC.6.8.3 Caída de presión en 30.000 esfuerzo, de alta preparación de de esfuerzo son núcleo entero densidad localizados tapones (se altas, para núcleos recomienda core especialmente en heterogéneos slabbing). Muy el extremo bajo rápido. del margen. Automatizado. Costo capital mas Corregido para b, alto para sistema β automatizado6.3.1.3 Transversal, 0.02 - 500 Perm direccional en Puede medir Limpieza y s.s. perm. En núcleo núcleo entero (o perm horizontal preparación de entero tapón) para kmax y k90º en diferentes las muestras de direcciones. núcleo entero son Promedio mas costosas. obtenido Solo s e obtiene utilizando muestra kg sin múltiples de núcleo entero mediciones6.3.1.4 Radial, 0.01 - 250 Permeabilidad Mide la Difícil de preparar permeabilidad de promedio en todas las permeabilidad muestras. Sin Régimen direcciones radiales "horizontal" esfuerzo radial. permanente en en muestras de promedio en Perm críticamente núcleos enteros núcleos enteros muestras grandes dependiente de la condición del "pozo" central6.3.2.2 Flujo axil, régimen 1.000 - Flujo por gravedad de Equipos sencillos Contrapresión permanente en 40.000 líquido a través de de bajo costo baja - difícil de tapones utilizando tapones de núcleos (pero requiere asegurar que no cabezas líquidas cilíndricos de alta balance quede gas en el permeabilidad electrónico para tapón de núcleo la determinación de velocidad de flujo)6.3.2.1 Flujo axil, régimen 0.1 - 20.000 Aparato con sensores Puede Resistente a la permanente en electrónicos, presión automatizarse, los corrosión, tapones de núcleos alta, soporte de esfuerzos del bombeo de núcleos, impuesto yacimiento presión moderada pueden ser a alta y el equipo aproximados, de control es puede ser la costoso medición mas representativa de permeabilidad en un yacimiento6.4.2.1 Flujo axil, caída de .00001 - 0.1 Aparato de alto Único método Requiere unE.6.8.5 impulso en tapones esfuerzo para para sistema de alta de núcleos permeabilidades muy permeabilidades presión libre de bajas ultra-bajas, bien escapes con adaptada para transductores de automatización, alta calidad y un no se requieren sistema de medidores de adquisición de corriente, se datos - alto costo calcula la capital
  • 101. velocidad con ∆b &t6.3.2.1 Flujo transversal, 0.005 - 500 Permeabilidad Puede medir Igual que para el6.3.1.3.1 régimen permanente direccional en núcleo permeabilidad flujo axil de en núcleos enteros entero (o tapón) para "horizontal" enrégimen kmax y k90º diferentes permanente direcciones, (arriba), limpieza, promedio preparación y obtenido manejo de utilizando muestra muestras de de núcleo entero núcleo entero mas costoso6.3.1.4 Flujo radial de 0.002 - 250 Permeabilidad Mide Igual que arriba,6.3.1.4.2 régimen permanente promedio en todas las permeabilidad difícil de preparar en núcleos enteros direcciones radiales "horizontal" las muestras, sin en muestras de promedio en esfuerzo radial, núcleo entero muestras grandes permeabilidad críticamente dependiente de la condición del "pozo" central*Principales ventajas de utilizar gas en lugar de líquidoa. Fácil de usar - no requiere técnicas especiales de saturaciónb. No-reactivo con roca - no corrosivo para los equiposc. No se requiere limpieza después de medicionesd. Menos propenso que el líquido a movilizar finos en muestra de rocase. No soporta el crecimiento microbiano, ni requiere filtración especialPrincipales desventajas:a. Requiere corrección de deslizamiento de gas - especialmente con permeabilidades mas bajasb. Propenso a resistencia inercial de alta velocidad significativo en rocas de alta permeabilidadc. Es mas difícil de lograr hermeticidad necesaria que con líquidosd. En algunos casos, puede ser menos representativo a la permeabilidad en el yacimiento.6.2.1 Ecuaciones de Permeabilidad de Régimen Finalmente, el fenómeno del deslizamiento de gas, o Permanente para Gases el efecto Klinkenberg, requiere un tratamiento especial. Debido a estas diferencias, el punto deLa ecuación general para mediciones de partida para desarrollar ecuaciones que pertenecen apermeabilidad de régimen permanente para gases la medición de permeabilidad utilizando gases es laserá presentada primero. Esta incluye provisión para forma diferencial de la ecuación de Forchheimer, en laefectos de deslizamiento de gas y resistencia inercial, cual la relación Klinkenberg será insertada:que se vuelven algo complicados y requieren masmediciones que lo generalmente posible utilizando -dP = C2µqs + C3βρ2mediciones de régimen permanente. Sin embargo, ds C1Akg C1A2sirve para unificar la teoría de mediciones de gas yofrece principios y pautas para el uso de la ecuación Donde:Darcy, la cual es la base para los casos prácticos de S= distancia en la dirección de flujorégimen permanente que siguen. qs = velocidad volumétrica del flujo de gas aA diferencia de los líquidos, los gases son altamente través del área A por unidad de tiempocompresibles. Además, bajo condiciones normales de A= área perpendicular al flujo de gaslaboratorio, la densidad de gas es lo suficientemente dP/ds = gradiente de presión en s a la cual se refierebajo para que los efectos de la gravedad se puedan qs / Aignorar en la toma de medidas de permeabilidad. La µ= viscosidad dinámica de gasviscosidad de aire, nitrógeno, o helio (ver Tablas 6-4, kg = permeabilidad aparente del medio a un gas6-5 y 6-6 respectivamente) es menor que 1/50 que la específicode agua a temperatura ambiente. Por lo tanto, los β= coeficiente de resistividad inercialflujos volumétricos de gases son ρ= densidad del gascorrespondientemente mas altas para una gradientede presión dada, y pueden desviar de las condiciones Las constantes C1, C2 y C3 permiten el uso de variosdel flujo de Stokes, requerida por la Ley de Darcy. conjuntos de dimensiones en las ecuaciones de flujo
  • 102. de gas que siguen. La tabla 6-1 muestra los valoresde estas constantes para SI, SPE preferidas, P = p + Pa (6)tradicionales, o dimensiones de uso común. Observeque aparece una P mayúscula en la ecuación arriba. Donde Pa es la verdadera presión barométricaEste símbolo no-estándar indica que la presión es ambiente, convertida en las unidades apropiadas (noabsoluta. Una p minúscula se usa para indicar una la presión barométrica del aeropuerto local, que hapresión manométrica o una diferencia de presión en sido convertida en la presión a nivel del mar).cualquiera de las siguientes ecuaciones. Estas La densidad de un gas real es:convenciones han sido adoptadas en este documentopor la confusión entre las dos presiones, y el error ρ = MPfrecuente cometido cuando una presión manométrica zRT (7)medida no es convertida a una presión absolutacuando es necesario. Por lo tanto, para seguir conesta convención: Tabla 6-4 - Viscosidad de Aire (para Grados F y C) a Una Atmósfera* µaire 1.5* Calculada con la ecuación de Sutherland: = 14.969T T + 120Donde: T es temperatura absoluta, grados Kelvin (grados Celsius + 273), y µaire es la viscosidad de aire a la presiónde una atmósfera, en micropoises. Multiplicar por 1.0 E-04 para convertir a centipoises, o por 1.0 E-07 para convertir a 35 36Pa·s. Las constantes están basadas en el trabajo de Montgomery y Birge . Tabla 6-4 - Viscosidad de Nitrógeno (para Grados F y C) a Una Atmósfera* µN2 1.5* Calculada con la ecuación de Sutherland: = 13.85T T + 102Donde: T es temperatura absoluta, grados Kelvin (grados Celsius + 273), y µN es la viscosidad de nitrógeno a lapresión de una atmósfera, en micropoises. Multiplicar por 1.0 E-04 para convertir a centipoises, o por 1.0 E-07 para 37convertir a Pa·s. Las constantes están basadas en el trabajo de Licht y Stechert .La viscosidad del nitrógeno a temperaturas razonablemente cercanas a 25ºC y presiones de 253 atmósferas puedencaclularse con: µN2 [T,P] = µN2 [T,1] - 0.12474 + 0.123688P + 1.0542E-03P - 1.5052E-06P 2 3Donde µN2 [T,1] es la viscosidad de nitrógeno a la presión de una atmósfera (de las tablas arriba), micropoises, y P es 34presión, atmósferas. La dependencia de presión es adaptada a los datos de Gracki, et al dentro de una desviaciónmáxima de 0.1%. La dependencia de presión a 0ºC y 50ºC es casi igual a 25ºC. Tabla 6-4 - Viscosidad de Helio (para Grados F y C) a Una Atmósfera**Calculada con: µHe = 187.0 (T/273.1) 0.685Donde: T es temperatura absoluta, grados Kelvin (grados Celsius + 273), y µHe es la viscosidad de helio a la presiónde una atmósfera, en micropoises.Multiplicar por 1.0 E-04 para convertir a centipoises, o por 1.0 E-07 para convertir a Pa·s. Las son de Chapman y 38Cowling .De acuerdo con los datos de Gracki, et al 34, la viscosidad del helio a 25ºC pasa por un mínimo muy poco profundocon presión. A 37 atm es de 0.43 por ciento menos que a 1 atm y a 158 atm su viscosidad es 0.17 por ciento mas altoque a 1 atm.Donde z es el factor de desviación de gas, el cual es T = ºC + 273.15igual a 1.0 para un gas ideal. Los valores de z como = (ºF - 32)/1.8 + 273.15 (8)funciones de temperatura y presión están dadas enlas Tablas 6-7, 6-8 y 6-9 para aire, nitrógeno, y helio, 6.2.1.1 Tratamiento del Factor de Deslizamiento derespectivamente. Son calculados con la ecuación de Gas 14estado Beattie-Bridgeman . Ver Tabla 6-1 paravalores de la constante universal de los gases, R, para La relación Klinkenberg, escrita como una funciónlos diferentes conjuntos de unidades. M es el peso puntual (i.e., relacionado con un punto específico enmolecular del gas. La temperatura en la Ecuación 7 una muestra, no un valor promedio) es:es absoluta, en grados Kelvin.
  • 103. kg = k∞ (1 + b/P) (9) 4cP (10)Observe que kg depende de la presión. Por lo tanto, Pero, desde la teoría de gas cinético15, el recorridono puede tratarse como una constante cuando se libre medio es dada por:integra la ecuación Forchheimer (o Darcy). En laEcuación 9, b tiene que tener las mismas unidades λ = 1.881µ RTque aquellas de la presión usadas. P M (11)Desafortunadamente, el factor de deslizamiento degas, b, es en parte una propiedad de roca y en parte En las ecuaciones 10 y 11, se puede utilizar cualquieruna propiedad de gas, lo cual ha causado confusión y unidad consistente. De estas dos ecuaciones, yalgunos problemas. Por ejemplo, un b medido ajustando para las unidades dadas a continuación,utilizando aire, pero no indicado como tal, puede ser obtenemos:mal empleado en los cálculos con un gas diferentecon propiedades significativamente diferentes. Es un b = [99.5µ T/M](c/r) (12)procedimiento bastante sencillo para separar laspropiedades del gas del factor de deslizamiento, para Donde:que solo quede la propiedad dependiente de la roca. P= presión absoluta de gas 3De acuerdo con Klinkenberg , b está relacionado con R= constante universal de los gasesel recorrido libre medio de moléculas de gas, λ, con la B= factor de deslizamiento de gas derelación: Klinkenberg, psi. (La constante 99.5 se convierte a 6.77 si b tiene la unidad de atm). λ = br µ= viscosidad de gas, cp. Tabla 6-7 - Factores de Desviación de la Ley de Gas para Aire, Calculados de la Ecuación de Estado Beattie- 14 Bridgemann Tabla 6-8 - Factores de Desviación de la Ley de Gas para Nitrógeno, Calculados de la Ecuación de Estado Beattie- 14 Bridgemann Tabla 6-7 - Factores de Desviación de la Ley de Gas para Helio, Calculados de la Ecuación de Estado Beattie- 14 Bridgemann donde k∞ es la permeabilidad Klinkenberg, (µm ), y φ 2T= temperatura absoluta del gas durante la medición de b, en grados K es la porosidad (fracción). En el modelo deM= peso molecular del gas Klinkenmberg, Cb es igual a √24/c, oc= "coeficiente de aceptación" sin dimensiones aproximadamente 5. Si relajamos este modelo que es ligeramente menos que 1.0 de "demasiado sencillo", se puede encontrar Cb acuerdo con Klinkenberg.3 empíricamente. En la figura 6-2, rb es representador= radio de tubos capilares distribuidos al azar vs. √ k∞ /φ. La pendiente de la línea trazada en este (espacialmente) que se aproximan a un gráfico doblemente logarítmico es unidad. Desde su medio poroso en el modelo de Klinkenberg, posición, se calcula que Cb es aproximadamente 11. µm. Los datos, obtenidos utilizando helio en varios tapones de núcleos, muestran una dispersión considerable.En la ecuación 12, el factor dentro de corchetes Excepto por el valor de la constante, estos apoyan eldepende únicamente de las propiedades del gas, y el modelo de Klinkenberg cualitativamente. Se anticipafactor entre paréntesis es dependiente de la roca. Si que los parámetros de deslizamiento de gas, b o rb,definimos el factor roca-dependiente, r/c, como el son funciones de la estructura de poros, lo cual puede"radio efectivo de deslizamiento de gas", rb, y lo explicar la dispersión.resolvemos cambiando la ecuación 12: 6.2.1.2 Flujo de Gas de Régimen Permanente - La Rb = 99.5µ T Ecuación Forchheimer b M (13) El régimen permanente se logra cuando las presionesEntonces este es el factor recomendado de corriente arriba y corriente abajo y la velocidad de flujodeslizamiento de gas a reportar, el cual es todos se vuelven invariables con el tiempo. En unindependiente del gas utilizado y la temperatura. Este régimen permanente, la velocidad de flujo de masa esse debe reportar además de b, o en lugar de b. constante por toda la muestra y no cambia con elLa analogía de tubos capilares distribuidos al azar de tiempo. Por lo tanto:Klinkenberg relaciona rb a permeabilidad y porosidad ρq3 = ρrqr (15)con: Figura 6-2 - Radio de Deslizamiento de Gas Roca- rb = Cb k∞ Dependiente, rb, como Función de Permeabilidad y φ Porosidad
  • 104. El subíndice r se refiere a las condiciones de con deslizamiento corregido para el cálculo dereferencia de temperatura y presión bajo las cuales se permeabilidad sin incurrir en errores significantesmide la velocidad de flujo de masa. Por lo tanto, en debido a resistencia inercial. Las curvas indicadascondiciones isotérmicas de régimen permanente, son para aire a 72ºF, y para presiones corriente abajodonde la temperatura de referencia es igual a la de 14.7, 50, 100 y 200 psia. Debido a la dispersión ensiguiente temperatura de gas corriente: β, estas curvas son aproximadas, y deben interpretarse de la siguiente manera - Si el β real para Pq3 = Prqr una muestra específica por casualidad se encuentra z zr (16) en la línea punteada superior en la Figura 6-3, y el máximo ∆p/L indicado en la Figura 6-4, para lasSustituir las ecuaciones 7, 9 y 16 en la ecuación 5 condiciones utilizadas, fueron aplicados para laproduce la forma diferencial de la ecuación medición de permeabilidad, entonces la permeabilidadForchheimer para el flujo de gases isotérmico de calculada sería bajo por un 5 por ciento si el términorégimen permanente, con deslizamiento de gas final en la ecuación 17 fuera ignorado. Si el β realcorregido: fuera dos veces el valor indicado en la línea punteada superior de la figura 6-3, y se aplicara el mismo ∆p/L,C1(-dP) = C2µPrqrz + C3βMPr qr z 2 2 2 entonces la permeabilidad calculada sería demasiado ds Ak∞z1(P+b) A2RTzr P (17) bajo por 10 por ciento. Por otro lado, si el β real fuera un factor de 10 menor que el indicado por la líneaLa forma integrada de esta ecuación puede utilizarse punteada superior (por lo tanto, mas cercano a la altapara obtener k∞, b y β. Esto requiere un mínimo de densidad de puntos), el error de permeabilidad seríatres, y preferiblemente por lo menos seis mediciones únicamente 0.5 por ciento, etc. El uso de los valoresen las cuales la presión corriente arriba (y/o máximos para ∆p/L indicados en la Figura 6-4opcionalmente la presión corriente abajo) es muy resultará en errores (debido a la resistencia inercial)variada para causar variaciones sustanciales en la de menos del 2 por ciento para la mayoría de laspresión de poros media y la velocidad de flujo. Para muestras cuando se utiliza la ecuación Darcy conmediciones rutinarias, esto no es viable (por costos) deslizamiento corregido para el cálculo debajo condiciones de régimen permanente. Sin permeabilidad.embargo, para la mayoría de los casos, una Empezando con las permeabilidades mas altas para lainformación adecuada para el cálculo de estos presión corriente debajo de 14.7 psia en la Figura 6-4,parámetros puede obtenerse de un solo ciclo de caída la máxima caída de presión permitida aumenta conde presión (ver 6.4.1.1 y 6.4.1.2). una permeabilidad decreciente, de la manera esperada. Sin embargo, para permeabilidades por6.2.1.3 La Ecuación Darcy con Corrección de debajo de 0.3 milidarcys, ∆pmax/L disminuye con una Deslizamiento permeabilidad decreciente. Este resultado inesperado es una consecuencia del deslizamiento de gas. ElCuando su último término se vuelve deslizamiento es mayor en las permeabilidades masinsignificantemente pequeño, la ecuación 17 se bajas, causando velocidades de flujo de gas mas altasreduce a la forma diferencial de la Ley de Darcy, con que las que ocurriría sin deslizamiento.deslizamiento corregido, y es la base para la mayoría Excepto por las permeabilidades muy bajas, lade las mediciones prácticas rutinarias. Pequeñas máxima gradiente general permitida se reduce cuandogradientes de presión resultan en bajas velocidades se aumenta la presión corriente abajo. Lade flujo, que son cuadradas en el último término, y por contrapresión aumentada incrementa la densidad dello tanto son pequeñas. La magnitud del término gas, así aumentando la significación del término finaltambién depende de los valores de β y la densidad del en la ecuación 17. Este resultado debe reconocersegas. Densidad es una función de temperatura, cuando se hacen mediciones múltiples con presionespresión y peso molecular del gas utilizado. de poros cada vez mas altas para la corrección deLa figura 6-3 muestra los valores típicos de β como deslizamiento de gas de Klinkenberg. Lasfunción de permeabilidad para arenisca (círculos permeabilidades aparentes de gas medidas en altasabiertos) y rocas de carbonato (cuadrados) (datos de presiones de poros pueden ser demasiado bajasJones16), y para arenas homogéneas sin consolidar debido a la inadvertida introducción de resistencia(círculos sólidos, datos de Geertsma17). Se cree que inercial que no se puede despreciar.la considerable dispersión está relacionada con la Los valores máximos de ∆p/L son específicos paraheterogeneidad en la roca.16 Las muestras con gas. Los valores para nitrógeno y aire son similares,fracturas o finas capas de material de permeabilidad pero aquellos para helio son mas altos. La viscosidadsuperior paralelas a la dirección de flujo tienen βs mas del helio es mas alto, y su peso molecular es menoraltas que la roca homogénea, debido a las que el del aire. Las ecuaciones para calcular ∆p/Lvelocidades localmente altas en estas "bandas" de para otros gases y líquidos son desarrollados enalta permeabilidad. La figura 6-3 contiene dos curvas A.6.8.1.punteadas que rodean la mayoría de los puntos, y una La condición del flujo de Stokes se cumple cuando elcurva central que "mejor se adapta". último término de la ecuación 17 es inapreciable. LaLa Figura 6-4, la cual es basada en los datos de la ecuación Darcy restante con deslizamiento corregidofigura 6-3, presenta máximas gradientes de presión puede integrarse y utilizarse para calculargeneral permitidas, ∆p/L, que son lo suficientemente permeabilidades Klinkenberg para variaspequeños para permitir el uso de la ecuación Darcy configuraciones de flujo frecuentemente usados:
  • 105. k∞ = 2C2µPrqrzm unidades para las variables. P1 y P2 son las presiones C1zrGf(P1-P2)(P1+P2+2b) (18) absolutas de inyección y de descarga de gas, respectivamente.Donde C1 y C2 son constantes de conversión de laTabla 6-1 para permitir diferentes conjuntos de 16 17Nota: Datos de Jones y Geertsma . Figura 6-3 Resistividad Inercial, β, como Función de PermeabilidadPara realizar esta integración, se supuso que z en laecuación 17 era reemplazable por su valor medio, zm. Pm = 1/2 (P1+P2) (20)Los factores de desviación de gas zm y zr se calculanen la presión media de poros, Pm (ver ecuación 20 La intersección de este trazado gráfico es k∞, y sumas adelante) y la presión absoluta de referencia, P1, pendiente es igual a bk∞, de acuerdo con la relaciónen la cual se mide qr, respectivamente, y en la Klinkenberg:temperatura del gas, Gf es un factor geométrico quetiene la dimensión de longitud. Se indica el factor kg = k∞(1 + b/Pm) (21)específico para cada una de las diferentesconfiguraciones de flujo en las secciones siguientes a La pendiente y la intersección pueden encontrarsela 6.3.1. El factor de deslizamiento de gas de utilizando la regresión lineal. Es esencial asegurarKlinkenberg, b, debe determinarse con múltiples que la resistencia inercial es insignificante para cadamediciones, o con una correlación. Si es obtenido con medición. De otra manera, el kg será bajo,una correlación, esto debe indicarse claramente. especialmente con valores Pm mas altos. La partidaPara obtener b, del cual se calcula rb utilizando la de linealidad ofrece una autoverificación deecuación 13, la permeabilidad aparente del gas, kg, se consistencia.mide un mínimo de tres (y preferiblemente por lo A menudo, para mediciones rutinarias demenos cuatro) diferentes presiones medias de poros. permeabilidad, se reportan únicamente lasCada permeabilidad se calcula con: permeabilidades de gas (sin corrección de deslizamiento de gas), de la manera calculada en la kg = 2C2µPrqrzm ecuación 19. Para estas mediciones, es esencial C1zrGf(P1-P2)(P1+P2) (19) reportar el gas utilizado y su presión media de poros. De lo contrario, las permeabilidades reportadas noY es trazada contra el recíproco de la presión media están completamente especificadas.de poros ilustrado en la Figura 6-5. La presión mediade poros es definida como:Nota: Para aire a 72ºF. Figura 6-4 - Máximas Gradientes de Presión General para Uso de la Ecuación Darcy Figura 6-5 - Tipo de Gráfica Utilizado para Obtener el Factor Klinkenberg de Deslizamiento de gas, b6.2.2 Ecuaciones de Permeabilidad de Régimen A.6.8.1 para el cálculo de los valores ∆b/L máximos Permanente para Líquidos permitidos a usar para mediciones de permeabilidad de líquidos cuando se utiliza la Ley de Darcy.Los líquidos tienen compresibilidades mas bajas, El recorrido libre medio entre las moléculas de líquidosdensidades mas altas, y viscosidades mas altas que corrientes es tan pequeño que no se observalas de gas. Para mediciones de régimen permanente deslizamiento. Sin embargo, los líquidos -que impliquen pequeñas diferencias en presión, los especialmente las soluciones acuosas - puedenlíquidos pueden ser tratados como fluidos reaccionar con componentes de roca porosa,incompresibles. Debido a las densidades mas altas alterando su permeabilidad. También, se debe tenerde líquidos, los efectos de la gravedad normalmente cuidado para evitar movilizar finos en una roca conno pueden ignorarse en las mediciones de altos flujos de líquido.permeabilidad, excepto por el flujo horizontal. La La Ley de Darcy, incluyendo los efectos de gravedad,partida de la Ley de Darcy rara vez es un problema para el flujo Stokes de líquidos a través de medioscon los líquidos. Los viscosidades mas altas resultan permeables puede expresarse en términos generalesen flujos volumétricos significantemente mas bajos como:que aquellas observadas para gases en las mismasgradientes de presión. Pero sus densidades mas vs = q= -C1k (dp - pg dz)altas compensan en cierto modo el efecto de A C2µ (ds C4 ds) (22)viscosidad en relación con la resistencia inercial. Ver
  • 106. Donde: z= coordenada vertical (aumentando hacias= distancia en la dirección de flujo abajo)vs = flujo volumétrico (volumen de flujo a través ρ= densidad del fluido de una unidad de área del medio poroso por dp/ds= gradiente de presión en s en el punto unidad de tiempo) referidoµ= viscosidad del líquido transductivas completamente llenas con el mismok= permeabilidad del medio líquido, entonces:q= régimen de volumen de flujoA= área de la sección transversal perpendicular k= C2 qµL a las líneas de flujo C1A∆p (26)C1, C2 y C4 son constantes, encontradas en la Tabla 6- 1, que hacen que las unidades sean Después de lograr el régimen permanente (i.e., la ∆p y consistentes. la velocidad de flujo son invariables con el tiempo), las válvulas de entrada y salida deben cerrarse6.2.2.1 Casos Especiales para el Flujo de Régimen simultáneamente, y se debe permitir que el Permanente de Líquidos Incompresibles transductor de diferencia de presión alcance un equilibrio. La lectura de equilibrio debe ser cero. SiLa ecuación 22 puede reducirse a formas mas no es cero, esta lectura debe restarse de la lectura desencillas bajo condiciones especiales de flujo. régimen permanente.Algunas de las mas importantes son las siguientes. 6.2.3 Disminución de Permeabilidad en Esfuerzos6.2.2.1.1 Flujo Horizontal de Líquidos Netos ElevadosDebido a que no hay componente vertical de flujo, La permeabilidad de la roca de yacimientos disminuyedz/ds = 0, y la integración de la ecuación 22 resulta con esfuerzos netos crecientes. El esfuerzo neto paraen: permeabilidad usualmente es definido como la diferencia entre esfuerzo restrictivo y presión media de k= C2qµ poros. La Figura 6-9 ilustra la reducción típica de C1Gf(p1-p2) (23) permeabilidad con esfuerzos hidrostáticos netos crecientes. Las reducciones en porcentaje son por loDonde Gf es un factor geométrico que tiene la general mayores con tapones de permeabilidadesdimensión de longitud. Los factores para flujo axil, mas bajas. Por ejemplo, las permeabilidades sintransversal, o radial se dan en las ecuaciones 27, 29, esfuerzo de tapones 6-2, 8-2 y 11-2 en la Figura 6-9o 30, respectivamente, después de 6.3.1. son alrededor de 700, 40, y 10 milidarcys, respectivamente. La permeabilidad de una arena de6.2.2.1.2 Flujo Vertical de Líquidos gas compacta (elg., 0.01 milidarcy o menos a cero esfuerzo) puede reducirse al 10 por ciento o menos deSurgen dos sub-casos, dependiendo si el flujo es su permeabilidad sin esfuerzo con altos esfuerzosdescendente o ascendente, y dz/ds es igual a +1 o -1, compresivos netos.respectivamente: 6.3 APLICACIONES PRÁCTICAS PARAa. Flujo descendente con una cabeza impulsora h MEDICIONES DE PERMEABILIDAD DE (definida en la Figura 6-6): RÉGIMEN PERMANENTE k= C2 C4qµL Se describen varias configuraciones prácticas para la C1Aρg(h+L) (24) medición rutinaria en régimen permanente, primero para gases, luego para líquidos. Cada uno puedeDonde L es la longitud de la muestra y h es la altura tener ventajas y limitaciones específicas (e.g.,de la cabeza impulsora. Si la cabeza impulsora, h, es velocidad, costo, precisión, margen de permeabilidadcero, tenemos un flujo descendente libre, en el cual la que puede acomodarse, niveles de esfuerzovelocidad de flujo es independiente de la longitud de la alcanzables, mediciones direccionales, susceptibilidadmuestra. a error, etc.) que son explicadas en detalle. Se presentan ciertas precauciones para evitar peligrosb. Flujo ascendente con cabeza impulsora, h, graves. (definida en la Figura 6-7): Aunque calculamos la permeabilidad de una muestra por último, la cual es una medida de su conductividad k= C2 C4qµL fluida, es la conductancia de la muestra que impone C1Aρgh (25) su comportamiento de flujo fluido. La conductancia depende de la longitud del recorrido y el áreaSi se logra un flujo ascendente de régimen disponible para flujo, como también la permeabilidadpermanente con una diferencia de presión impuesta, de la muestra. Por lo tanto, el margen de∆p, la cual se mide con un transductor de diferencia permeabilidad mensurable puede extenderse ende presión con ambos puertos en la misma elevación algunas configuraciones de flujo con la elección(de la manera indicada en 6-8) y ambas líneas sensata de dimensiones de muestra. Por ejemplo, para mantener velocidades razonables de flujo con
  • 107. 7flujo axil cuando las permeabilidades son muy altas, de 30.000 milidarcys - una relaciona de mas de 3x10 .se pueden preparar muestras largas de pequeño Para acomodar esta variación, aparatos de medicióndiámetro. A la inversa, para muestras de baja y/o control de múltiples márgenes de presión ypermeabilidad, los tapones cortos de diámetro mas velocidad de flujo deben ser adecuados para sergrande son convenientes. Otras condiciones siendo insertados en un permeámetro, o para elegir entreiguales, la permeabilidad máxima que se puede medir múltiples aparatos incorporados. Para simplificar, secon precisión con un tapón de tres pulgadas de ilustra únicamente un conjunto de aparatos para cadalongitud es tres veces mas grande que la que se configuración a continuación.puede medir en otro tapón idéntico de una pulgada.Las muestras presentadas para medición a menudovarían en permeabilidad desde menos de 0.001 a mas Figura 6-6 - Flujo Descendente de Líquido con Cabeza Impulsora, h Figura 6-7 - Flujo Ascendente de Líquido con Cabeza Impulsora, h Figura 6-8 - Flujo Ascendente de Líquido con Diferencia de Presión Impuesta, ∆p Figura 6-9 - Reducción de Permeabilidad con Esfuerzo Hidrostático Neto Creciente6.3.1 Gases Observe que ∆p, utilizado en todo este documento siempre es un número positivo. Por lo tanto, es igual6.3.1.1 Flujo Axil de Gases de Régimen a P1-P2 o a p1-p2. De la manera indicada Permanente anteriormente, una P mayúscula indica una presión absoluta, y una p minúscula es una diferencia deSe muestra un arreglo gráfico para el flujo axil de presión o una presión manométrica.gases en la Figura 6-10. Se monta un tapón de La línea de salida puede ventilarse directamente a lanúcleo cilíndrico limpio y seco o una muestra de presión atmosférica (cuando el medidor de corrientenúcleo entero de longitud L y diámetro D en un queda corriente arriba de la muestra), conectada a unportamuestras. El portamuestras contiene una manga aparato medidor de la velocidad de flujo, o a unflexible con el fin de hacer una junta hermética al gas regulador de contrapresión para propósitos de crearen las paredes cilíndricas de la muestra, y para aplicar presiones medias de poros elevadas. En el segundoesfuerzos restrictivos radiales. El esfuerzo axil puede caso, el medidor de corriente puede estar corrientetransmitirse a la muestra aplicando fuerza a uno o arriba de la muestra o corriente abajo del regulador deambos tapones extremos, por medios mecánicos, contrapresión.neumáticos, o hidráulicos. Si las magnitudes del La velocidad de flujo volumétrico, qr, puede medirseesfuerzo radial y el esfuerzo axil son iguales, se dice en la presión corriente arriba o corriente abajo, o enque la muestra es isostáticamente o hidrostáticamente alguna otra presión, que en todos los casos esesforzada. Si las magnitudes son desiguales, la simbolizado como Pr, una presión absoluta. Semuestra es biaxilmente esforzada. Cuando se utilizan supone que la temperatura en la cual se mide lagases a presiones relativamente bajas (hasta unos velocidad de flujo es igual a la temperatura de gascientos psig), los efectos de la gravedad son corriente. Alternativamente, el grupo (qrPr)/(zrTr), elinsignificantes, y el portamuestras puede orientarse cual es proporcional a la velocidad de flujo de masa,horizontal o verticalmente. puede determinarse con un medidor de corriente deLos dos tapones extremos tienen un puerto axil para masas. Ver 6.6.2 para la calibración de medidores detransportar gas hacia adentro y hacia fuera de la flujo de masa y la aplicación de resultados en elmuestra. Cada uno debe tener ranuras radiales y cálculo de permeabilidad.circulares u otros medios para distribuir gas a toda susuperficie de inyección, y para recolectar gas de todas 6.3.1.1.1 Aparatospartes de su superficie de salida. Cada tapónextremo, preferiblemente, también contiene un 6.3.1.1.1.1 Bajo Esfuerzo Restrictivosegundo puerto para medir las presiones corrientearriba y corriente abajo, P1 y P2, respectivamente. La La Figura 6-11 muestra un diagrama de flujopresión corriente arriba y la diferencia de presión, ∆p, simplificado para las mediciones de baja presión. Lailustrada en la Figura 6-10, o la presión corriente abajo Figura 6-12 muestra un soporte de núcleos tipoy la diferencia de presión. Sin embargo, las líneas Hassler de baja presión, en el cual se aplicapara conectar los aparatos que miden presión pueden típicamente un esfuerzo restrictivo radial de 400 psi yser derivadas de las líneas de flujo cerca de los un esfuerzo axil de magnitud desconocida en unpuertos axiles, siempre que sean lo suficientemente tapones de núcleos de 3 pulgadas (19- a 76-grandes para no causar caídas de presión milímetros) de longitud con un diámetro de 1.0- o 1.5-significativas entre cada conexión y la superficie pulgadas (25- o 38-milímetros). Estas dimensiones ycorrespondiente de la muestra. Es esencial que la esfuerzos se han vuelto virtualmente estándar en elramificación de cada conexión (no el recorrido) sea análisis convencional de núcleos de bajo esfuerzo. Seconectada al transductor de presión. De lo contrario, transmite un esfuerzo radial al tapón cuando se aplicalos efectos de presión dinámica pueden influir sobre una presión neumática o hidráulica al espacio anularlas medidas de presión. entre la manga de caucho y el soporte de núcleos. El
  • 108. esfuerzo axil es típicamente transmitido desde un esfuerzo axil es igual a la presión hidráulica aplicada atornillo que restringe el tapón del extremo mas bajo. la manga de caucho, entonces el tapón de núcleo esNormalmente, este esfuerzo no se mide, y es algo hidrostáticamente esforzado. De lo contrario, esdependiente del operador. biaxilmente esforzado. Además de su capacidad deLos soportes de núcleos tipo Fancher (ver página 35 proporcionar esfuerzos desiguales, la mayor ventajade API RP 40, 1960) no son recomendados debido al de este tipo de soporte de núcleos es que no sesellado dependiente del operador y no reproducible y requiere un desensamble para cambiar de muestras.los esfuerzos restrictivos producidos. La presión restrictiva es descargada (y a menudo se aplica un aspirador para agrandar la manga), el tapón6.3.1.1.1.2 Esfuerzo Restrictivo Elevado extremo inferior es retirada, se remueve la muestra anterior, y se inserta la muestra nueva.La Figura 6-13 ilustra un soporte de núcleos para Se deben observar las estrictas precauciones deaplicar esfuerzos hidrostáticos, típicamente hasta un seguridad tanto en el diseño como en la operación demáximo de 10.000 psi. Por seguridad se recomienda los equipos de alta presión. Ninguna de las partesuna minimización de difusión de gas a través de la que contienen altas presiones pueden sufrirmanga, y para prevenir corrosión, se recomienda deformación permanente a presiones al menosaceite hidráulico o un aceite mineral pesado para iguales a 1.5 veces la presión máxima de operación, ogeneración de esfuerzo. El área de la sección de lo contrario, deben cumplir con los códigos locales,transversal del tubo que conecta el tapón extremo nacionales, o internacionales que aplican parainterno con el recipiente a presión externo reduce el recipientes de alta presión.esfuerzo axil en este soporte de núcleos. Para tubería 6.3.1.1.2 CálculosO.D. de 1/8 pulgada, la reducción no es grande, perocon diámetros mas grandes, el esfuerzo axil puede ser Se calcula la permeabilidad de gas, kg, con lasignificativamente menor que el esfuerzo radial ecuación 19 (ver 6.2.1.3). Si se hacen múltiplesgenerado. Para operación a temperatura ambiente, mediciones a diferentes presiones medias de poros,se recomienda un durómetro 40 a 70 (dureza Shore se obtienen k∞ y b de un diagrama Klinkenberg (verA), nitrilo (Buna-N) caucho en grosores de manga de Figura 6-5), o una regresión lineal descrita arriba. Si0.125 a 0.25 pulgadas. Un menor durómetro y grosor se encuentra b con una correlación, entonces k∞ sepueden utilizarse para presiones menores. Ocurre un calcula con la ecuación 18. Estas afirmacionesflujo frío con mayor esfuerzo y temperatura. En también aplican para todas las demás configuracionesesfuerzos por encima de 6.500 psi, los durómetros de flujo de gas indicadas mas adelante. El factorsuperiores a 70 son deseables para extender la vida geométrico para el flujo axil en las ecuaciones 18 y 19de la manga. es:La Figura 6-14 ilustra un soporte de núcleos de altapresión que puede utilizarse para aplicar cargas πD 2 Gf =hidrostáticas o biaxiles a los tapones de núcleo. El 4L (27)esfuerzo axil es generado por un intensificador deesfuerzo. Una presión neumática o hidráulica empuja Tradicionalmente, cuando un tapón de núcleo o unsobre un pistón de diámetro mas grande que el del núcleo entero es cortado para que su eje quedetapón extremo. La fuerza resultante es transmitida por paralelo a las superficies de asiento o la dirección deel tapón extremo inferior a la muestra. La presión permeabilidad, la permeabilidad medida es llamadarequerida es inversamente proporcional a la relación permeabilidad "horizontal", kH. De igual manera, unade áreas. Por ejemplo, si el pistón mas grande tiene permeabilidad "vertical", kv, es obtenida cuando el ejeun área 10 veces la del tapón extremo, una presión de de la muestra es perpendicular a las superficies de600 psig aplicada al pistón grande transmitiría un asiento.esfuerzo de 6.000 psi al tapón de núcleo. Si el Figura 6-10 - Gráfico del Aparato de Permeabilidad para el Flujo Axil de Gas Figura 6-11 - Diagrama de Flujo Simplificado para Baja Presión, Mediciones de Permeabilidad del Flujo Axil de Gas Figura 6-12 - Soporte de Núcleos de Baja Presión Tipo Hassler Figura 6-13 - Soporte de Núcleos de Alta Presión para Tensión Hidrostática Figura 6-14 - Soporte de Núcleos de Alta Presión para Carga Hidrostática o Biaxil consiguiente, existe una gran base de datos6.3.1.1.3 Ventajas históricos para comparación directa. b. El gas no reacciona con roca, y las muestras sonLas ventajas de este método incluyen: limpias al final de las mediciones. c. La técnica se presta para una amplia variedad dea. El método experimental es sencillo y ha sido un equipos. Con un soporte de núcleos de baja modelo de la industria durante muchos años. Por presión tipo Hassler, manómetros, aparatos de flujo volumétrico de tipo orificio, y la adquisición
  • 109. manual de datos, los costos capitales son bajos. produce una permeabilidad efectiva en alguna Sin embargo, se recomienda un aparato saturación de aceite y agua desconocida. Estas mejorado que incluye un soporte de núcleos mediciones pueden hacerse a espacios cercanos para hidrostático o biaxil de alta presión y sistemas determinar la variación de permeabilidad en una automatizadas de control y de adquisición de formación heterogénea. Los instrumentos para tomar datos. estas medidas por lo general son llamadosd. Los medidores de corriente y los transductores "permeámetros exploradores", o "mini-permeámetros". de presión pueden intercambiarse fácilmente Una verdadera geometría de flujo hemisférico para extender el margen de permeabilidad. requeriría (a) una muestra isotrópica grande y homogénea con una superficie superior plana, (b) una6.3.1.1.4 Precauciones y Limitaciones cavidad hemisférica debajo de esta superficie, inmediatamente debajo de la sonda, con un radio, ri,Las precauciones y limitaciones de este método igual al radio interior del ocluidor de la sonda, (c) unaincluyen: extensión muy grande (infinita) de la muestra en todas las direcciones debajo de la superficie de contacto, ya. El limite práctico inferior de permeabilidad con (d) un ocluidor en todas partes de esta superficie esta técnica es alrededor de 0.1 milidarcy. En excepto por encima de la cavidad hemisférica. Como rocas de baja permeabilidad el tiempo requerido estas condiciones no son nada prácticas, Goggin, et para lograr un régimen permanente se vuelve al.19 realizó numerosos cálculos para producir factores largo, y las mediciones de flujo se pueden volver de flujo geométrico sin dimensiones que compensa la algo inexactos. falta de una cavidad hemisférica en la superficie deb. La desventaja principal de mediciones de bajo una pequeña muestra finita, y un ocluidor de sonde de esfuerzo sin corrección de deslizamiento un pequeño radio finito interior y exterior. (típicamente, esfuerzo restrictivo radial de 400 Estos factores sin dimensiones son ilustrados en la psi, y esfuerzo axil desconocido) es que Figura 6-16 como función de la relación del radio sobrestiman la permeabilidad de yacimientos en exterior, ro, del ocluidor de la sonda con su radio el sitio, especialmente en muestras compactas. interior, ri. Para el verdadero flujo hemisférico semi- La corrección de deslizamiento Klinkenberg infinito, G0 sería igual a 2π. La relación mostrada en puede hacerse con mediciones en diferentes la Figura 6-16 es para muestras con una superficie presiones medias de poros, pero las mediciones superior plana y la extensión y profundidad lateral rutinarias normalmente se hacen en una sola suficiente para que los límites exteriores no tengan presión, y esta presión rara vez es reportada. Si influencia sobre las mediciones de permeabilidad. no se reporta esta presión, es difícil normalizar la Para propósitos prácticos, los factores mostrados permeabilidad, y no está especificada pueden utilizarse con poco error sobre muestras que completamente. Se debe reportar el gas utilizado tienen una profundidad al menos igual a cuatro veces y la presión media de poros. Si se hace una el radio interior del ocluidor de la sonda, y donde el corrección de deslizamiento de gas con una límite lateral mas cercano es al menos 4ri del eje de la correlación, se debe reportar este hecho. sonda. Además, se presenta poco error si se colocac. La consecución del flujo Stokes, especialmente la sonda sobre una superficie cilíndrica de la muestra, con muestras de alta permeabilidad, pueden ser siempre que se haga una junta hermética al gas difíciles de averiguar con mediciones de una sola positiva, el radio de la muestra es de al menos 12ri, y punta. Las mediciones deben revisarse según la se observen las restricciones de límites indicadas para sección 6.2.1.3 para asegurar que no se ha la muestra. Ver Goggin, et al.19 para los factores pasado de la máxima ∆p/L permitida. geométricos sin dimensiones relacionados con losd. Es crítico cortar extremos perfectamente límites mas cercanos. cuadrados en los tapones de núcleos, especialmente con altos esfuerzos restrictivos. 6.3.1.2.1 Aparatos Un punto alto recibirá un esfuerzo desproporcionadamente alto, lo cual podría Para mediciones de la permeabilidad de gas (ver aplastar esta porción del tapón. Esto, por Figura 6-15), la sonda debe tener un ocluidor de supuesto, aplica para todas las técnicas que caucho blando que tenga ri y ro dimensionalmente impliquen tapones de núcleo cilíndricos. estables (o reproducibles) cuando se aplique presión sobre la muestra, y medios para producir una fuerza6.3.1.2 Mediciones de Permeabilidad de Sondas de sellado constante y reproducible. Esta fuerza de de Régimen Permanente con Gases sellado debe ser adecuada para prevenir escapes de gas en alguna parte de la superficie de contacto entreCuando el gas fluye del extremo de un tubo de el ocluidor y la roca. El radio interior del ocluidor esdiámetro pequeño (o "sonda") sellado contra las típicamente de 2 a 3 milímetros, y la relación de susuperficies de una muestra de núcleo entero tajada o radio interior al exterior es típicamente de 1.5 a 2.5.sin tajar, o un afloramiento de roca permeable, el Los radios y las relaciones mas pequeñas producenpatrón de flujo es algo similar al del flujo hemisférico mas resolución con relación a la heterogeneidad a(ver Figura 6-15). Esta configuración es utilizada pequeña escala, y se utilizan los valores mas grandesmucho para hacer mediciones de permeabilidad de para obtener mas promediación de permeabilidad.gas poco costosas, no destructivas sin esfuerzo Estas dimensiones también deben tener una escaladentro de reducidos radios de influencia. Si los común con la aspereza de la textura de la roca.núcleos no están limpios y secos, una medición
  • 110. Se posiciona la sonda arriba de un punto deseado enuna muestra, el cual debe ser relacionado con la Las precauciones y limitaciones de este métodoprofundidad y posición relativa al eje del núcleo o incluyen:algún otro punto de referencia. Se baja la sonda a lasuperficie de la roca, y se hace oclusión contra ella. a. Longitudes mínimas de recorrido de flujo enSe envía gas a la presión P1 de la sonda a la muestra. una muestra (de ri a ro) varían de 0.2 a 0.4Este sale de la muestra a la presión atmosférica. Se cm. para ocluidores típicos de puntas dedebe tomar medidas para regular la presión dentro de sonda. La mayoría de la caída total dela muestra, y para medir la presión y la velocidad presión ocurre dentro de esta distancia, lavolumétrica del flujo de gas a esta presión. Se cual es un orden de magnitud mas corto queselecciona el margen de los medidores de corriente la longitud del recorrido para el flujo axil abasado en la permeabilidad investigada. Se registra través de la mayoría de los tapones dela presión y la velocidad de flujo cuando ambos sean núcleo. La presión de inyección, p1, debeconstantes. ser reducido correspondientemente para evitar una resistencia inercial de flujo6.3.1.2.2 Cálculos significativo. Aunque Goggin, et al.19 propuso una "corrección de flujo de altaDe estas mediciones, mas las dimensiones de los velocidad" utilizando una correlación paraocluidores, la presión atmosférica, y la viscosidad de obtener β, esta corrección solo puedegas, kg puede calcularse de la Ecuación 19, donde, si aproximarse con mediciones de una solap1 es la presión manométrica corriente arriba: velocidad, porque β varía por lo menos + un orden de magnitud en una permeabilidad P1 = p1 + Pa, dada para la mayoría de los márgenes de permeabilidad. Sin embargo, esta P2 = Pa, corrección es mas pequeña entre mas baja sea la presión de inyección. Pr = P1, b. Se aplica casi cero esfuerzo a la roca durante una medición. Por lo tanto, lasY permeabilidades tienden a ser muy Gf = Gori (28) optimistas, especialmente en muestras compactas. Si no se hacen las correccionesLa permeabilidad obtenida es cargada mas Klinkenberg (con una correlación), lafuertemente (en muestras no-homogéneas) dentro de permeabilidad se sobrestima aún mas,un radio igual al radio del ocluidor interior, y especialmente en roca de bajaprogresivamente menos con radios crecientes. permeabilidad.Debido al pequeño volumen de roca investigada, la c. A menos que la punta de sonda seapermeabilidad a escala macro debe obtenerse con las restringida lateralmente, y seatécnicas apropiadas de promediación. esencialmente plana en el fondo (en la condición sin esfuerzo) su factor geométrico6.3.1.2.3 Ventajas puede ser muy sensible al esfuerzo de sellado aplicado. Este esfuerzo, por loLas ventajas de este método incluyen: tanto, debe ser altamente reproducible. d. Aunque la técnica puede utilizarse sobrea. El método no es destructivo en el sentido segmentos de núcleo entero, se recomienda que no hay necesidad de cortar los tapones el tajado para remover la invasión de sólidos de núcleo. Es rápido y tiene bajos costos, de barro y otra contaminación de superficie, así permitiendo el muestreo de alta y para tener una superficie plana y lisa para densidad. el sellado de punta de sonda, lo cual esb. La sonda investiga solo un pequeño difícil de garantizar de lo contrario. volumen de roca. La medición es apropiada e. Si la superficie del núcleo no está seco, la para la investigación de la variación de permeabilidad medida puede ser permeabilidad espacial en núcleos que erróneamente baja debido a los efectos contienen laminaciones delgadas y severos de permeabilidad relativa. La heterogeneidad a pequeña escala. Se permeabilidad puede aumentarse con el puede medir la variación de permeabilidad tiempo, y luego estabilizarse cuando los direccional alrededor de la circunferencia de líquidos móviles se evaporan o se alejan de un núcleo entero. la punta de la sonda.c. El aparato puede diseñarse para el servicio f. Los ocluidores de punta de sonda deben portátil de pozos, y para uso sobre revisarse con regularidad para verificar que afloramientos, siempre que se pueda lograr no haya desgaste, deterioro, y granos de una oclusión adecuada. arena incrustados. Además, debend. Con múltiples medidores de corriente, se cambiarse cuando sea necesario. Es útil puede medir un margen de permeabilidad realizar pruebas de escapes periódicas de 1 a 10.000 milidarcys. sobre una superficie impermeable lisa y plana para detectar defectos o inclusiones.6.3.1.2.4 Precauciones y Limitaciones
  • 111. g. Debido al pequeño volumen de roca Una muestra de núcleo entero puede colocarse en un investigada por esta técnica, las soporte de núcleos grande para mediciones de permeabilidades en escala macro deben permeabilidad "vertical" longitudinal, antes o después obtenerse utilizando las técnicas apropiadas de las mediciones transversales. Los cálculos son de promediación. aquellos para flujo axil (ver 6.3.1.1.2).6.3.1.3 Flujo Transversal de Gases en Régimen 6.3.1.3.2 Ventajas Permanente Las ventajas de este método incluyen:Esta técnica se utiliza principalmente para medir lapermeabilidad direccional "horizontal" en (pero no a. Las mediciones sobre muestras de núcleolimitado a) las muestras de núcleo entero. El gas fluye entero implican grandes volúmenes de roca,desde una malla de entrada que cubre un ángulo así permitiendo una considerablesubtendido θ y toda la longitud L de una muestra de promediación de permeabilidad. Estonúcleo entero (o tapón de núcleo), a través de la minimiza el efecto de heterogeneidad amuestra, y hasta una malla de salida similar colocada pequeña escala.diametralmente a través de la malla de entrada (ver b. En muestras orientadas de núcleo entero, seFigura 6-17). El patrón de flujo es complejo, y el área pueden hacer mediciones ortogonales paranormal en las líneas de corriente para el flujo de gas determinar la permeabilidad direccional.es variable por todo el recorrido de flujo. Collins20,utilizando una transformación de representación 6.3.1.3.3 Precauciones y Limitacionesconforme, calculó un factor geométrico sindimensiones, Gθ. Este se muestra en la Figura 6-18, Las precauciones y limitaciones de este métodoy es función del ángulo subtendido por las mallas. La incluyen:permeabilidad se mide normalmente en dosdirecciones - una dando el valor máximo (usualmente a. Una muestra de núcleo entero muy rara vez esen la dirección de ruptura principal o la dirección de cortada precisamente normal o paralela a laspermeabilidad), y la otra a 90 grados al máximo. superficies de la roca. Por lo tanto, las permeabildades "verticales" y "horizontales"6.3.1.3.1 Aparatos y Cálculos definidas de manera convencional no podrán obtenerse exactamente con medicionesEl sistema y las mediciones de flujo requeridos para el longitudinales y transversales, en estascálculo de las permeabilidades de flujo transversal son muestras.similares a aquellos para el flujo axil en régimen b. Las muestras mas grandes se demoran muchopermanente. La Figura 6-19 muestra un soporte de mas para limpiar, secar y llegar a régimennúcleos tipo Hassler para las mediciones de permanente. Por lo tanto, los experimentos sonpermeabilidad transversal. Se permite al gas entrar y mas demorados y mas costosos que aquellossalir de la muestra a través de aberturas sobre tapones de núcleos.diametralmente opuestas a través de la manga. Estas c. Se deben observar las mismas precaucionesse conectan a dos mallas tejidas que cubren toda la relacionadas con el deslizamiento de gas y lalongitud de la muestra y un ángulo subtendido resistencia inercial, indicadas en 6.3.1.1.4 para elconocido sobre su circunferencia. Si el ángulo flujo axil.subtendido de cada malla es de 90 grados, entoncesel factor geométrico sin dimensiones, Gθ, es igual a 6.3.1.4 Flujo de Gases Radial en Régimen1.0. Los materiales de sellado no deben penetrar en Permanenteel tejido ni restringir el flujo. Ambos extremos de lamuestra son sellados con discos de caucho blando. La Figura 6-20 muestra la configuración de flujo para el flujo radial en régimen permanente. La superficieFigura 6-17 - Configuración de Flujo Transversal para superior y la inferior de una muestra cilíndrica limpia y Gases o Líquidos seca de longitud L y radio exterior re en la cual se corta un diámetro interior axil del radio rw, son sellados Figura 6-18 - Factor Geométrico Sin Dimensiones en todas partes excepto por encima del diámetro para interior central. El gas a la presión P1 fluye desde la El Flujo Transversal superficie cilíndrica sin sellar radialmente hasta el diámetro interior central, y sale a una presión P2. De Figura 6-19 - Soporte de Núcleos Tipo Hassler para lo contrario, el sistema y las mediciones de flujo son Mediciones de Permeabilidad Transversal iguales que los del flujo axil. En principio, se puede invertir la dirección de flujo para que el gas seaEl factor geométrico dimensional a usar en las inyectado en el diámetro interior central a la presión P,Ecuaciones 18 o 19 para flujo transversal es: y salga a través de la superficie cilíndrica exterior a la presión P. Sin embargo, por lo general no se Gf = L recomienda una inyección al pozo porque su área de Gθ (29) flujo mas reducido es mas propenso a daños por rastros de partículas en los fluidos inyectados. 6.3.1.4.1 Aparatos y Procedimiento
  • 112. fácilmente a la aplicación de esfuerzos elevadosEl permeámetro radial de diámetro completo, para la medición de una permeabilidad realistamostrado en la Figura 21, consiste de tres partes; la de yacimientos in situ.célula, que es lo suficientemente grande para d. Una gran parte del material de núcleo es alteradamantener una presión de entrada uniforme; un pistón por el orificio central requerido para esta técnica,para aplicar la fuerza de sellado; y el equipo de placa y la muestra usualmente no puede utilizarse paraflotante que consiste de una placa fija inferior, un balín otras pruebas.de pivote, tres resortes a 120 grados cada uno, y laplaca flotante superior. Figura 6-20 - Esquema para el Flujo Radial de EntradaSe coloca el núcleo sobre un empaque de cauchosólido de 1 pulgada de grosor pegado a la placa 6.3.2 Líquidosflotante inferior. Luego se levanta el núcleo contra latapa cerrada, el orificio central del núcleo alineado con Los aparatos de permeabilidad para líquidos enel del empaque superior. Mientras se incrementa la régimen permanente tienen muchas características enpresión del pistón, la placa flotante inferior se ajusta común con aquellos para gas. Las diferencias entreautomáticamente si los extremos no son paralelos. líquidos y gases que pueden requerir modificacionesPara verificar si existe un escape de aire entre los de equipos son: la viscosidad y densidad de líquidosextremos del núcleo y los empaques de caucho, se son considerablemente mayores y la compresibilidadincrementa la presión del pistón. Una disminución en es mucho menor que las propiedadesla velocidad de flujo indica que ha existido un escape. correspondientes para gas. Además, los líquidosEste prueba se repite hasta que no se note ningún (especialmente soluciones acuosas que contienencambio en la velocidad de flujo. sales) pueden ser corrosivos, apoyar la actividad microbiana, y reaccionar con los componentes de6.3.1.4.2 Cálculos arcilla y minerales en la roca. Se observa a menudo que la permeabilidad a losLas velocidades de flujo y las caídas de presión son líquidos es menor que la permeabilidad de gas conmedidas y utilizadas de manera igual a las mediciones corrección de deslizamiento. Esto puede ser debidode flujo axil. Se logra el régimen permanente cuando en parte a la interacción líquido-arcilla (especialmenteambos se vuelven invariables con el tiempo. La con soluciones acuosas), migración de finos con altaspermeabilidad, kg, se calcula con la Ecuación 19, en velocidades de flujo líquido, o una saturación líquidadonde el factor geométrico para flujo radial es: incompleta. Gf = 2πL 6.3.2.1 Mediciones de Permeabilidad de ln[re/rw] (30) Líquidos en Régimen Permanente con un ∆p ImpuestoLa permeabilidad promedio de las muestras nohomogéneas es cargada mas fuertemente por la 6.3.2.1.1 Aparatospermeabilidad en el radio interior del pozo, rw (dondela gradiente de presión es mayor), y progresivamente Este tipo de aparato de permeabilidad no depende demenos en radios mas grandes. las cabezas de líquido para la entrega de fluidos. Es compuesto de tres unidades separadas: un6.3.1.4.3 Ventajas portamuestras, un sistema de medición de presión, y un sistema de distribución de fluidos. Excepto por laLa permeabilidad medida se promedio por toda la resistencia a corrosión y la compatibilidad de la mangalongitud de la muestra y en todas las direcciones de caucho con un líquido específico, el portamuestras,radiales. las líneas de distribución, y los equipos de medición de presión para las mediciones de permeabilidad de6.3.1.4.4 Precauciones y Limitaciones líquidos no son diferentes a los sistemas para gases. La mayor densidad de los líquidos requiere mayorLas precauciones y limitaciones de este método atención a las cabezas de líquido. Estos normalmenteincluyen: se cancelan con el flujo horizontal, siempre que ambas aberturas del transductor de diferencia dea. La permeabilidad es críticamente dependiente presión utilizado estén a la misma elevación, y que del radio interno del diámetro interior del pozo. todas las líneas de medición de presión estén Pequeños errores en su valor, especialmente con completamente llenas con el mismo fluido que el fluido orificios de diámetros pequeños, causarán corriente, y que estén a la misma temperatura. En grandes errores de permeabilidad. De manera este caso, cuando termina el flujo a través de la similar, las rupturas inducidas o los daños de muestra, la lectura ∆p debería llegar a cero. Bajo superficie cera de este orificio afectarán la estas circunstancias, la Ecuación 23 (ver 6.2.2.1.1), la permeabilidad aparente enormemente. cual aplica para flujo horizontal, también es válidob. La preparación de muestras para esta medición para flujo vertical ascendente y descendente (ver no es fácil. Por lo tanto, la prueba tiende a ser comentarios después de la Ecuación 26 en 6.2.2.1.2). algo mas costoso que las configuraciones Debido a la viscosidad multiplicada por 50 (o mas) de alternativas. la mayoría de los líquidos en comparación a la dec. Los esfuerzos axiles no son balanceados por los gases, las velocidades de flujo de líquidos son esfuerzos radiales. El método no se adapta correspondientemente menores en la misma gradiente
  • 113. de presión. El sistema de distribución de fluidos esnormalmente una fuente primaria velocidad de flujo El líquido a utilizar debe filtrarse bien a través de unconstante o una fuente de presión contante que puede filtro fino poco antes de usarse. Un filtro de 0.2regularse para resultar en una velocidad de flujo micrones removerá bacterias como también partículasconstante. Las bombas volumétricas de sólidas. Una muestra de prueba completamentedesplazamiento positivo de un tiempo ofrecen el saturada debe cargarse cuidadosamente en unmedio mas preciso para distribuir un líquido a una portamuestras apropiado, asegurando que no quedavelocidad constante controlada. El uso de estas aire atrapado durante el proceso. Luego se aplicanbombas excluyen la necesidad de recolectar los esfuerzos restrictivos. En la ausencia de otros datoslíquidos producidos de un núcleo para determinar la de permeabilidad, se debe aplicar un ∆p bajo o unavelocidad de flujo. Sin embargo, el volumen contenido baja velocidad de flujo inicialmente para permitir queen una bomba de un tiempo puede ser insuficiente el operador haga una aproximación inicial depara lograr el régimen permanente. Para eliminar los permeabilidad, y así fijar las condiciones de velocidadtrastornos de presión y las discontinuidades de de flujo y caída de presión, y elegir los equiposvelocidad de flujo completamente, se recomienda dos apropiados para estas mediciones. Ver A.6.8.1 parabombas y un sistema de control sofisticado para un determinar la máxima ∆p/L para evitar una resistenciasistema de flujo de "paso único", y tres son inercial significativa. Sin embargo, esto por lo generalconvenientes para un sistema de flujo recirculatorio. no es un problema grave con líquidos. Se debe tenerUn logro lento de régimen permanente, siempre que cuidado para evitar la movilización de finos de roca.no cambie la permeabilidad de la muestra debido a un Se debe recolectar y observar la corriente que saletaponamiento progresivo, interacción de arcilla o para verificar si hay contaminación. Los esfuerzosminerales, etc., se debe al alto almacenamiento restrictivos deben ajustarse para obtener el esfuerzocompresivo en el sistema. El almacenamiento neto deseado.compresivo es el producto del volumen un la Se debe mantener un control estricto sobre lacompresibilidad efectiva de cada componente en el temperatura para asegurar una viscosidad constante,sistema. La compresibilidad efectiva es la suma de y para evitar cambios en la velocidad de flujolas compresibilidades del fluido y el recipiente. La volumétrico con la expansión o contracción de líquido.compresibilidad fluida puede ser reducido Esto es especialmente crítico cuando se trata denotablemente (si hay gas presente) aplicando una alta recipientes grandes, acompañados por bajascontrapresión en el sistema, así disolviendo las velocidades de desplazamiento de una bombaburbujas de gas. Se debe tener cuidado para remover volumétrica de desplazamiento positivo, con taponesel gas atrapado en el sistema, y para degasificar los de baja permeabilidad. Grandes variaciones en lalíquidos aplicando un aspirador. La compresibilidad velocidad de flujo pueden ocurrir en esta situación condel recipiente se reduce haciendo los recipientes mas pequeños cambios en temperatura sobre cortosrígidos. Los volúmenes del sistema deben intervalos de tiempo. El factor crítico es la velocidadminimizarse donde sea posible. El uso de recipientes de expansión volumétrica térmicamente inducida, ∆q:de transferencia (donde, por ejemplo, el aceite de unabomba desplaza una solución salina inyectada a un ∆q = βTV(dT/dt)tapón de núcleo) al menos duplica el volumen, encomparación con el desplazamiento directo de relativa a la velocidad de desplazamiento de lasolución salina de la bomba. Sin embargo, las bomba.consideraciones de corrosión pueden evitar el bombeodirecto. Cuando el almacenamiento compresivo es Donde:casi cero y la permeabilidad permanece constante, el βT = coeficiente de expansión térmica volumétrica delogro de un régimen permanente es virtualmente -1 -1 líquidos, ºC o ºF .instantáneo. V = volumen de líquido que se está desplazando.Cuando se utiliza una bomba de tipo cromatografía, el dT/dt = velocidad del cambio de temperaturaoperador debe asegurar que su distribución seaprobada en todo el alcance a emplear. Para calcular Para ilustrar, suponga que una bomba volumétrica dela permeabilidad, las velocidades de flujo deben 3 desplazamiento positivo contiene 1.000 c de decanomedirse independientemente. Esto puede lograrse que se está inyectando a un tapón de bajarecolectando y pesando el líquido producido en un permeabilidad a una velocidad de desplazamientorecipiente pesador sobre una balanza electrónica a 3 nominal de 1.000 cm /hr, y que la temperatura delintervalos frecuentes temporizados. Se calcula la decano se incrementa a 0.002ºF/minuto, debido avelocidad de flujo volumétrico dividiendo la velocidad cambios en la temperatura ambiente. El coeficientede acumulación de masa por la densidad del líquido. de expansión térmica del decano es alrededor de 5.5Los sistemas de presión constante utilizan una fuente -4 x 10 volúmenes por volumen por grado F. Por lode gas o líquido para desplazar el líquido degasificado tanto, la expansión térmica de decano es de 5.5 x 10 -4de un recipiente y a través de la muestra. El líquido a 3 x 1000 , 0.002 = 0.011 cm /min. Con la velocidad dedesplazar es contenido en un acumulador de pistón o desplazamiento de la bomba de 0.0166 cm3/min., estouna bolsa plegable de caucho. El fluido que desplaza causa un error en la velocidad de flujo del 66 porpasa a través de un regulador de presión. En el caso ciento de la velocidad nominal! Si se incrementara lade las bombas de tipo cromatografía, la velocidad de velocidad de desplazamiento por un factor de 10, elflujo debe determinarse independientemente. error se disminuiría al 6.6 por ciento. Además, si se redujera el volumen de la bomba a 10 cm3, el error6.3.2.1.2 Procedimientos y Cálculos
  • 114. sería solo 0.066 por ciento. Otra manera de reducir la b. Los equipos resistentes a la corrosión, deexpansión volumétrica es incrementar la masa bombeo de alta presión y los de control sontérmica de la bomba, y mejorar su aislamiento. costosos.Con un sistema de distribución con presión constante c. Se debe tener cuidado para evitar fluidos que(en el cual la velocidad de flujo debe determinarse afectan a los componentes de la roca.independientemente), la expansión térmica de líquidos d. Las mediciones de líquidos en régimenen su recipiente de desplazamiento no es un permanente con tapones de baja permeabilidadproblema, siempre que el regulador de presión pueden ser difíciles de realizar con precisión, ycorriente arriba sea de descarga automática. En este requieren largos periodos para lograr el régimencaso la presión permanecerá constante a pesar de la permanente. Se recomiendan pequeñosexpansión térmica. volúmenes, cortas longitudes de tapones,Después de que la velocidad de flujo y la diferencia de almacenamientos compresivos bajos, y unpresión se hayan estabilizado, estas deben ser leídas control de temperatura muy estricto.y registradas, y luego se debe terminar el flujo. Laslíneas transductoras deben llenarse completamente 6.3.2.2 Mediciones de Permeabilidad decon el líquido de prueba y ambas aberturas deben Líquidos en Régimen Permanenteestar a la misma elevación. Después de que la Utilizando Cabezas de Líquidodiferencia de presión se haya estabilizado con el flujoen cero, esta se lee. Si no es cero, la lectura debe Las Figuras 6-6 y 6-7 (Sección 6.2.2.1.2) muestranrestarse de la ∆p corriente estabilizada. La dos configuraciones para mediciones de flujo axil enpermeabilidad de líquidos se calcula con la Ecuación las cuales el líquido es suministrado a una velocidad y23, utilizando el factor geométrico dimensional presión constante por medio de cabezas de líquidoapropiado, Gf. Estos factores para flujo axil, flujo constantes. La configuración de la Figura 6-7 estransversal, y flujo radial son dados en las Ecuaciones especialmente útil para mediciones precisas de bajo27, 29 y 30, respectivamente. Con las anteriores consto con tapones de núcleo de permeabilidadrestricciones para líneas transductoras, la Ecuación 23 moderada a alta. No se requiere ninguna bomba oaplica para el flujo axil vertical ascendente o transductor de presión. El depósito de entrada condescendente como también al flujo horizontal para altura ajustable y el depósito fijo de salida ambostodas las tres configuraciones geométricas. tienen desagües de rebose. Se permite que el líquidoDespués de que se haya completada la medición y se entre al depósito de entrada desde otro recipiente devaya a remover la muestra para análisis adicional, se suministro a una elevación mas alta a través de unadebe tener cuidado para asegurar que, como la válvula de medición a una velocidad ligeramentemuestra se dilata mientras se disminuye el esfuerzo mayor a la que acepta la muestra de roca. El excesorestrictivo, se sature de líquido y se evite el ingreso de de líquido fluye por el desagüe y es recolectado paraaire. reciclado futuro en el recipiente de suministro. El líquido que rebosa del depósito de salida cae en un6.3.2.1.3 Ventajas recipiente pesador sobre una balanza electrónica. La velocidad de flujo volumétrico, q, se calcula dividiendoLas ventajas de este método incluyen: la velocidad de acumulación de masa (de mediciones de peso e intervalos) por la densidad del líquido, laa. Diferencias de presión para el flujo de Stokes con cual debe determinarse. La permeabilidad se calcula líquidos son mayores y mas fáciles de medir que con la Ecuación 25, donde ρ es la densidad del líquido aquellas con gases, especialmente para en la temperatura de medición, g es el valor local de muestras de alta permeabilidad. aceleración gravitacional, y h es la diferencia enb. No se requiere la corrección de deslizamiento de elevación entre las superficies libres de las dos gas. cabezas de líquido. Como se emplea muy pocac. Las mediciones de permeabilidad de líquidos contrapresión, se debe tener mucho cuidado para tomadas cuidadosamente pueden ser mas excluir aire de todas las porciones del sistema, representativas de las permeabilidades del incluyendo el tapón de núcleo. yacimiento. Para muestras de muy alta permeabilidad (10 a 40d. No se requiere el secado de muestras, una darcys), la configuración de la Figura 6-7 es útil operación potencialmente dañoso. porque el desagüe de rebose en el recipiente corrientee. Las mediciones de permeabilidad de líquidos abajo minimiza la variación en la cabeza de líquido pueden ser beneficiosos si los análisis debido a fuerzas retentivas capilares. Estas fuerzas adicionales requieren que el tapón se sature con pueden ser significativas en la punta de boquillas o el mismo líquido. aberturas de salida de pequeño diámetro, creando una gran variación relativa en la ∆p.6.3.2.1.4 Precauciones y Limitaciones 6.4 TEORÍA Y APLICACIÓN DELas precauciones y limitaciones de este método DETERMINACIONES DEincluyen: PERMEABILIDAD EN RÉGIMEN VARIABLEa. La saturación y preparación de la muestra de roca, y la preparación y manejo de líquidos es La llegada de sistemas de adquisición de datos de alta por lo general mas difícil y demorado que las velocidad, transductores de presión precisos, y preparaciones para mediciones de gas. computadores digitales han hecho que sea no solo
  • 115. factible, sino conveniente medir permeabilidades bajo la presión en el depósito corriente arriba, típicamentecondiciones de flujo transitorias o de régimen variable. por 2 a 3 por ciento de la presión inicial, causando unaLas mediciones transitorias emplean depósitos de impulsión de presión a fluir a través de la muestra.volumen fijo para gas o líquido. Estos pueden Esta técnica es apropiada para muestras de bajaubicarse corriente arriba de la muestra - de los cuales permeabilidad, 0.1 milidarcy a 0.01 microdarcy.el gas o el líquido fluye a la muestra a medir, o Pequeñas diferencias de presión y bajascorriente abajo - a los cuales fluye desde la muestra, o permeabilidades virtualmente eliminan la resistenciaen ambas partes. Cuando el fluido fluye desde un inercial de flujo. Solo se hablará de técnicas "dedepósito corriente arriba, su presión en ese depósito retardo" en este documento. Estas producendisminuye con el tiempo. De manera similar, cuando permeabilidades generales que son comparables conel fluido fluye a un depósito corriente abajo, la presión los valores de régimen permanente. Los variacionesallí aumenta con el tiempo. Velocidades de flujo transitorios "tempranos" proporcionan informacióninstantáneas pueden calcularse del volumen del relacionada con heterogeneidad en las muestras, ladepósito y la velocidad instantánea de cambio de cual está mas allá del alcance propuesto para estepresión, obviando la necesidad de un aparato de documento.medición de velocidad de flujo. La otra técnica se llama el método de "caída deCuando el fluido se expande, este realiza trabajo de presión". Este se caracteriza por el uso de soloflujo a costa de la pérdida de energía interna. Esto se depósitos corriente arriba. El extremo corrienteobserva como una disminución en su temperatura. De debajo de la muestra se abre a la presión atmosférica.manera similar, cuando se comprime el fluido, se La máxima presión corriente arriba utilizada esrealiza trabajo sobre él, y su temperatura se bastante baja, 10 a 250 psig (variando inversamenteincrementa. Como las velocidades de flujo con la permeabilidad a medir). Una sola caída deinstantáneas son calculadas de las velocidades de presión transitoria produce datos para 6 a 30 cálculoscambios de presión, es obligatorio mantener separados de permeabilidad, cada uno en unacondiciones isotérmicas, o medir temperaturas velocidad de flujo y una presión media de porosinstantáneas y utilizar las formulaciones matemáticas diferentes. Una variación adecuada de lasapropiadas. Las ecuaciones presentadas en este condiciones de flujo durante una prueba transitoriadocumento asumen condiciones isotérmicas. hace posible el cálculo de la permeabilidad con corrección de deslizamiento (Klinkenberg) (k∞), el6.4.1 Técnicas de Presión Transitoria para factor de deslizamiento Klinkenberg (b), y la Gases resistividad inercial (β) del medio poroso. Esta técnica, la cual tiene un alcance útil de permeabilidadAfortunadamente, el gas tiene una baja capacidad de 0.001 a 30.000 milidarcys (por medio del uso detérmica, y los cambios de temperatura relacionadas múltiples depósitos de gas corriente arriba ycon el trabajo pueden ser virtualmente eliminados transductores de presión), complementa el método defabricando depósitos de material de alta conductividad caída de impulso. Para muestras de altatérmica y empacándolos con tubos de cobre paralelos permeabilidad (>1.000 md), donde b es pequeño, esal eje de flujo. También, donde se anticipan altas difícil determinar b con precisión cuando una muestravelocidades de flujo (con muestras de alta es abierta a la presión atmosférica. Este es maspermeabilidad), el helio es la mejor elección. Su confiablemente aproximada con una correlación.coeficiente de difusión es mucho mas alto que el de Además de las diferencias físicas entre los sistemasaire o nitrógeno. de flujo, los enfoques para la derivación deOtros problemas térmicos potenciales pueden surgir ecuaciones de flujo son bastante diferentes para lasde los cambios en la temperatura ambiente en técnicas de caída de impulso y de caída de presión.mediciones de larga duración de muestras de baja En la primera, la ecuación de Darcy y la ecuación depermeabilidad, y de la expansión Joule-Thomson continuidad (la cual es una manifestación de lamientras el gas fluye a través de una muestra. El conservación de la masa) se resuelvenprimero se minimiza con excelente aislamiento simultáneamente. En el método de caída de presión,térmico, un control perfeccionado de la temperatura la solución en régimen permanente de la ecuaciónambiente, y reduciendo el tiempo de medición. La Forchheimer con corrección de deslizamiento seexpansión Joule-Thomson se maneja idealmente utiliza como punto de partida. Se deriva esta solución,utilizando helio, el cual aumenta en temperatura (a la cual no da cuenta del aumento en el flujo de masacondiciones ambiente) al expandirse, a diferencia de con distancia en la longitud de una muestra en algúntodos los demás gases excepto el hidrógeno. Este instante específico (con flujo de régimen variable).calentamiento tiende a neutralizar el enfriamiento Luego esta es insertada en la ecuación derelacionado con el trabajo. continuidad, la cual es integrada para proporcionarHan surgido dos categorías principales de técnicas de una corrección (y perfeccionamiento) en la ecuaciónpresión transitoria para medir permeabilidad en el final de flujo. Este proceso se repite iterativamentelaboratorio. Una se llama el método de "caída de hasta que se puedan satisfacer tanto la ecuación deimpulso". Este se caracteriza por el uso de depósitos Forchheimer como la de continuidad.tanto corriente arriba como corriente abajo, los cuales La desviación entre las soluciones de régimenson relativamente pequeños en volumen. Estos y la permanente y de caída de presión obtenida asímuestra se llenan con gas a una presión bastante alta, depende de la relación del volumen de poros de la1.000 a 2.000 psig, la cual reduce el deslizamiento y la muestra con el volumen del depósito de gas corrientecompresibilidad del gas. Después de lograr un arriba. Cuando esta relación es pequeña, la soluciónequilibrio de presión en todo el sistema, se incrementa de régimen permanente es casi exacta. Mientras se
  • 116. aumenta la relación (PV mas grande o volumen de medición pueden controlarse para una ampliadepósito mas pequeño), la corrección que debe gama de permeabilidades proporcionando variosaplicarse a la solución de régimen permanente se volúmenes de depósitos - pequeños para bajasaumenta progresivamente. permeabilidades y mas grandes para permeabilidades mas altas.6.4.1.1 Caída de Presión, Flujo Axil de Gas e. El margen práctico de permeabilidad es de 0.001 a 30.000 milidarcys si se utilizan múltiples6.4.1.1.1 Aparatos y Procedimiento volúmenes de depósito y márgenes transductores.El aparato de caída de presión (ver Figura 6-22) f. Una desviación del flujo de Stokes no tieneemplea un distribuidor de gas corriente arriba que es importancia. Esta es compensada en elconectado a un portamuestras capaz de aplicar esquema de análisis de datos.esfuerzos hidrostáticos a una muestra cilíndrica de g. Las mediciones de permeabilidad con correccióndiámetro D y longitud L. Un depósito de gas corriente de deslizamiento en altos esfuerzos restrictivosarriba de volumen calibrado puede conectarse, o reflejan las condiciones de depósitos con masaislarse de, el volumen calibrado del distribuidor por precisión, especialmente para muestras de bajamedio de una válvula. (Se utilizan múltiples permeabilidad.volúmenes en el depósito para acomodar una ampliagama de permeabilidades). La abertura de salida del Figura 6-22 - Esquema para Permeámetro de Gas deportamuestras se abre a la atmósfera. Esta abertura Caída de Presióntiene una válvula que se puede cerrar para propósitosde arranque. Se conecta un transductor exacto de 6.4.1.1.4 Precauciones y Limitacionespresión que mide la presión manométrica aldistribuidor inmediatamente corriente arriba del Las precauciones y limitaciones de este métodoportamuestras. incluyen:Se llena el depósito, el distribuidor, y la muestra - en laválvula de salida - con gas. Después de unos pocos a. Para minimizar los efectos térmicos con lossegundos para equilibrio térmico, se abre la válvula de tapones de alta permeabilidad, se deben utilizarsalida para iniciar la variación transitoria de presión. bajas presiones de llenado (<25 psig), diámetrosCuando la presión corriente arriba ha caído a pequeños (1 pulgada), y longitudes largas (>2alrededor del 85 por ciento de la presión de llenado, pulgadas).tiempo durante el cual se establece un perfil plano de b. Para minimizar el tiempo de medición conpresión por toda la longitud de la muestra, se empieza muestras de baja permeabilidad, el diámetro della recolección de datos. Se leen y registran las tapón debe ser grande (1.5 pulgadas) y supresiones en intervalos seleccionados y los tiempos longitud corta (> 1.5 pulgadas).transcurridos correspondientes. c. La técnica requiere transductores de presión de alta calidad, equipos rápidos de adquisición de6.4.1.1.2 Cálculos datos, y una alta demanda de computo. Por lo tanto, como asunto práctico, se requiere unSe indican los procedimientos para calcular k∞, b y β computador digital.de los datos de caída de presión axil en B.6.8.2. d. Los depósitos de gas deben tener una masa térmica considerable y una alta capacidad de6.4.1.1.3 Ventajas transferencia de calor para evitar cambios de temperatura relacionados con el trabajo duranteLas ventajas de este método incluyen: la expansión de gas, especialmente con las muestras de alta permeabilidad. Los cambios dea. Se puede determinar la permeabilidad con temperatura se minimizan aún mas utilizando deslizamiento corregido, k∞, el factor de helio, y reduciendo la presión de arranque para deslizamiento de gas de Klinkenberg, b (hasta estas pruebas de caída. Las muestras de alta 1.000 md), y el coeficiente Forchheimer de permeabilidad también demandan aberturas de resistividad inercial, β, con una sola prueba de diámetro grande en el sistema de distribución de caída de presión. gas para minimizar las diferencias de presiónb. La permeabilidad sin corrección de internas. deslizamiento, kg, puede calcularse (ver e. Las muestras de baja permeabilidad requieren un 6.4.1.1.5) con estos resultados para cualquier sistema libre de escapes (para esta o cualquier gas deseado en cualquier presión media de otra técnica), y no puede haber desvíos en el poros para propósitos de comparación con portamuestras (después de la manga de caucho). mediciones convencionales. Se debe disponer de un aislamiento térmico parac. No se requieren medidores de corriente para el minimizar los cambios de temperatura inducidos método. Se calculan las velocidades de flujo por los cambios en el ambiente. con las mediciones de presión-tiempo. f. Las muestras de baja permeabilidad a menudod. Para un tapón de núcleo de una permeabilidad muestran una sensibilidad extrema al esfuerzo. dada, el tiempo requerido para que la presión Cuando la presión media de poros se disminuye, caiga de una presión a otra es directamente el esfuerzo neto se incrementa (con un esfuerzo proporcional al volumen del depósito de gas restrictivo constante), y la permeabilidad corriente arriba. Por lo tanto, los tiempos de disminuye. En los cálculos, se supone que la
  • 117. permeabilidad permanece constante durante toda corrección indicada, los valores kaire antiguos sobre la caída de presión. Esta suposición puede una roca comparable pueden ser mas altos si las resultar en el cálculo de un β bajo o negativo en nuevas mediciones fueran tomadas en esfuerzos muestras muy sensibles al esfuerzo. Como los significativamente mas altos. Además, es posible que cambios mas grandes en permeabilidad ocurren las bases de datos antiguas no incluyan la presión en esfuerzos netos bajos, la sensibilidad al media y la temperatura requerida para realizar estos esfuerzo se minimiza realizando las mediciones a cálculos. esfuerzos netos mas altos (>2000 psi), y disminuyendo la variación en la presión de poros 6.4.1.2 Caída de Presión, Mediciones de durante una prueba. Permeabilidad de Gases con Sonda6.4.1.1.5 Cálculo de la Permeabilidad de Gas con La técnica de caída de presión se adapta fácilmente la Permeabilidad de Klinkenberg para mediciones con permeámetro explorador para proporcionar permeabilidades de gas rápidas y noDebido a la frecuencia histórica de las mediciones de destructivas corregidas tanto para el deslizamiento depermeabilidad axil de gas en régimen permanente gas como para la resistencia inercial. Como en elrealizadas sin la corrección Klinkenberg, grandes caso de aparatos de régimen permanente, lasbases de datos se han desarrollado con estas mediciones son tomadas típicamente en altasmediciones. A menudo se desea comparar nuevos densidades de muestreo y casi cero esfuerzo sobredatos con mediciones anteriores en el mismo muestras de núcleo entero tajadas o sin tajar.depósito. Para hacer esto, k∞ debe estar "sincorrección" para el deslizamiento de gas. La 6.4.1.2.1 Aparato y Procedimientopermeabilidad sin corrección de deslizamiento, kg,para cualquier gas en cualquier temperatura y presión La Figura 6-23 muestra esquemáticamente elmedia de poros puede calcularse con k∞ y b medidos instrumento descrito por Jones22. Para operarlo, losde la siguiente manera: volúmenes corriente arriba se llenan con gas (usualmente el nitrógeno seco) hasta una presióna. Calcular el "radio de deslizamiento de gas" de la alrededor de 10 psig. Se coloca la sonda encima de muestra, rb, (con la Ecuación 13 en 6.2.1.1) una muestra, y luego se baja y se sella contra su utilizando los valores apropiados para peso superficie con una presión neumática fija en el pistón molecular, viscosidad, y el b obtenido para el gas operador de la sonda. Se inicia la caída de presión utilizado en la medición en la temperatura abriendo la válvula interna mas cercana a la sonda. absoluta de la medición. Se selecciona el volumen apropiado del depósito deb. Con este rb, encontrar b de la Ecuación 12 para gas para la medición determinada de permeabilidad el nuevo gas, utilizando su peso molecular y la por medio de las válvulas internas en el distribuidor. viscosidad en la temperatura deseada. Esta selección se hace con base en la velocidad dec. Con el nuevo b, el k∞ medido, y la presión media caída de presión cuando todos los volúmenes internos de poros deseada, calcular kg para el nuevo gas estén conectados a la sonda. Si la velocidad es con la Ecuación 21. menor que un valor predeterminado, se cierran las válvulas apropiadas para los tanques mas grandes.Estos pasos pueden combinarse en una sola Se lee y se registran las presiones a intervalosecuación: preseleccionados y los tiempos correspondientes para el cálculo de k∞. 31 6.4.1.2.2 CálculosDonde el subíndice m se refiere a la medición de gaso condición, y c se refiere al gas o condición deseado Se habla de los procedimientos de cálculo en C.6.8.3.para el cual kg será calculado. Para ilustrar el uso dela Ecuación 31, suponga que para una roca 6.4.1.2.3 Ventajasespecífica, el k∞ y b medidos son 10.62 milidarcys y6.57 psi, respectivamente, utilizando helio a 72ºF. Las ventajas de este método incluyen:Para propósitos de comparar esta medición con losdatos antiguos tomados sobre la misma formación, se a. El margen práctico de permeabilidad de estadesea calcular kaire a una presión media de poros de técnica es de 0.001 a 30.000 milidarcys.18.0 psia y una temperatura de 75ºF. El peso b. Los tiempos de medición en este margen varíanmolecular del helio es 4.0026, y su viscosidad a 72ºF de 35 a 2 segundos.es 0.01967 cp. El peso molecular promedio del aire c. No se requieren medidores de corriente. Solo sees 29.0, y su viscosidad a 75ºF es 0.01837 cp. Por lo hacen mediciones de tiempo-presión.tanto, de la Ecuación 31, kaire a 75ºF y 18.0 psia es: d. Se obtienen permeabilidades con deslizamiento corregido (k∞) y sin corrección de deslizamiento (ecuación) (kg) con una sola prueba de caída de presión. e. Los efectos de resistencia inercial de flujo, losUna nota de advertencia: muchas de las mediciones cuales pueden ser severos aún con pequeñasanteriores fueron tomadas en bajos niveles de diferencias de presión y muestras de bajaesfuerzo, típicamente a 250 o 400 psi. Aún con la permeabilidad, son eliminados del cálculo de permeabilidad con esta técnica.
  • 118. f. El método no es destructivo en el sentido que no Figura 6-24 - Aparato de Caída de Impulso para el hay necesidad de cortar los tapones de núcleo. Flujo Axil de Gases Esto permite un muestreo de alta densidad en secciones que exhiben una variación de 6.4.1.3.4 Ventajas permeabilidad frecuente y severa.g. El volumen de la muestra de roca investigada por Las ventajas de este método incluyen: una sola prueba puede variarse un poco variando el tamaño de las dimensiones de sellado de la a. La técnica de caída de impulso es aplicable a la punta de sonda. Sin embargo, en general este medición de permeabilidades muy bajas, 0.1 volumen es bastante pequeño (la permeabilidad milidarcy a cerca de 0.01 microdarcy, y medida es localizada). Esta afirmación también posiblemente se pueda extender en cualquier aplica para las mediciones en régimen dirección con la selección cuidadosa de permanente (ver 6.3.1.2.3). volúmenes del depósito de gas y los márgenes del transductor de presión.6.4.1.2.4 Precauciones y Limitaciones b. No se requieren medidores de corriente. Solo se hacen mediciones de tiempo-presión.Excepto por los problemas de resistencia inercial y c. Estas mediciones se adaptan bien para ladeslizamiento de gas que son manejados por los aplicación de esfuerzos de depósito-condiciónprocedimientos de cálculo, las precauciones y para proporcionar permeabilidadeslimitaciones que aplican para las mediciones de representativas.permeabilidad con sonda en régimen permanente (ver d. Se puede medir la porosidad simultáneamente o6.3.1.2.4) también aplican para las mediciones de por separado en el mismo aparato.caída de presión. 6.4.1.3.5 Precauciones y Limitaciones6.4.1.3 Caída de Impulso, Flujo Axil de Gas Las precauciones y limitaciones de este método6.4.1.3.1 Aparato incluyen:El aparato de caída de impulso, mostrado en la Figura a. Debido a las permeabilidades tan bajas que6-24, consiste de un depósito de gas corriente arriba pueden ser medidas con esta técnica, es dede volumen V1, un portamuestras capaz de aplicar suma importancia que el aparato sea libre dealtos esfuerzos restrictivos (usualmente isostáticos), el escapes. El control de variaciones en lacual contiene la muestra del volumen nominal de temperatura ambiente también es crítico.poros Vp, y un depósito corriente debajo de volumen b. Aunque se emplean altas contrapresiones, lasV2. Un transductor de diferencia de presión mide la permeabilidades obtenidas no tienen correccióndiferencia de presión entre los depósitos, y un de deslizamiento de gas y pueden ser algo altas.segundo transductor mide la presión absoluta en el Por ejemplo si el b para el nitrógeno fuera 100 psidepósito corriente abajo. para un tapón determinado, y la presión media de poros fuera 1.000 psia, la permeabilidad de gas6.4.1.3.2 Procedimiento obtenida sería 10 por ciento mas alto que k∞.Con las válvulas 1 y 2 abiertas, se llenan ambos 6.4.2 Técnicas de Presión Transitoria paradepósitos y la muestra con gas (usualmente nitrógeno Líquidosseco) hasta una presión típicamente entre 1.000 y2.000 psig. El periodo de llenado debe permitir el 6.4.2.1 Caída de Impulso, Flujo Axil de Líquidostiempo adecuado para que el gas se difunda en lamuestra (típicamente) de baja permeabilidad. A menos que se impongan grandes gradientes deDespués del periodo de llenado, se cierra la válvula y presión (100 a 1.000 psi/cm o mas), lasse supervisa la presión hasta que no se observe permeabilidades líquidas de rocas compactas (k<0.1ningún cambio adicional, indicando un equilibrio milidarcy) son difíciles de medir o al menostérmico y de presión. Esta presión estabilizada es demorados con métodos de régimen permanente. SinP2[O]. Todas las válvulas deben ser del tipo que no embargo, las permeabilidades hasta 0.1 microdarcytiene cambios en volumen interno cuando se abren o pueden medirse utilizando técnicas de caída dese cierran. presión.Después del equilibrio, se cierran las válvulas 1 y 2, y Se calculan velocidades de flujo muy bajas con lasse incrementa la presión en el depósito corriente velocidades de cambio de presión en los depósitos dearriba por ∆p1, la cual es el 2 o 3 por ciento de P2[O]. líquido de almacenamiento compresivo conocido -Después de estabilizarse la presión en V1, i.e., cuando mientras el líquido se expande de un depósito∆p1 se vuelve constante, se abre la válvula 1, iniciando corriente arriba o es comprimido en uno corrientela porción de presión transitoria de la medición. debajo de la muestra. Por lo tanto, los parámetros importantes en estas mediciones son6.4.1.3.3 Cálculos almacenamientos compresivos efectivos de los depósitos corriente arriba y corriente abajo y de laVer D.6.8.4. para los detalles. muestra de roca. El almacenamiento compresivo efectivo de cada depósito es su volumen interno multiplicado por la suma de la compresibilidad de
  • 119. líquido y la compresibilidad del recipiente. El almacenamiento compresivo de la muestra es casi tanalmacenamiento compresivo de la muestra es el grande, o mas grande que aquellos en los depósitosproducto de su volumen de poros y la suma de las corriente arriba y corriente abajo (depósitoscompresibilidades del líquido y el PV. El aparato de pequeños), la presión media de poros continuarácaída de impulso de líquido debe tener la posibilidad disminuyendo aún después de que ∆p[t] hayade medir almacenamiento compresiv